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L'arma segreta dell'HIV: perché due RNA sono più potenti di uno?
Dalla scoperta del virus HIV nel 1983, il genoma e le proteine del virus dell'immunodeficienza umana sono stati oggetto di approfondite ricerche. Un tempo si credeva erroneamente che il virus fosse una forma di virus della leucemia a cellule T umana (HTLV), noto per colpire il sistema immunitario umano e causare determinati tipi di leucemia. Tuttavia, i ricercatori dell'Istituto Pasteur di Parigi hanno isolato nei pazienti affetti da AIDS un retrovirus fino ad allora sconosciuto, con una struttura genetica diversa, che in seguito è stato denominato HIV.
La particella del virus HIV è costituita da un involucro virale e da una matrice associata che circonda un nucleo interno, che a sua volta racchiude due copie del genoma di RNA a singolo filamento e diversi enzimi.
Questi progressi tecnologici hanno permesso agli scienziati di acquisire una comprensione più approfondita della struttura dell'HIV. La sequenza completa del genoma dell'HIV-1 è stata risolta con la precisione del singolo nucleotide. Il genoma dell'HIV codifica un piccolo numero di proteine virali che stabiliscono relazioni cooperative tra loro e tra l'HIV e le proteine dell'ospite, allo scopo di invadere le cellule ospiti e dirottare i loro meccanismi interni. La struttura dell'HIV è significativamente diversa da quella degli altri retrovirus.
Struttura dell'HIV
Le particelle del virus HIV hanno un diametro di circa 100 nanometri e la loro parte più interna è costituita da un nucleo conico contenente due genomi ssRNA a singolo filamento con orientamento positivo, gli enzimi trascrittasi inversa, integrasi e proteasi, nonché altre proteine minori e la proteina principale del nucleo. Il genoma dell'HIV è lungo 9749 nucleotidi e presenta una struttura a cappuccio all'estremità 5' e una coda di poli(A) all'estremità 3'.La struttura centrale del virus è costituita da due RNA a singolo filamento positivo, non uniti tra loro in modo non covalente, che solitamente sono identici.
Uno dei motivi principali è il motivo per cui l'HIV impacchetta due RNA invece di uno solo, il che presenta molteplici vantaggi. In primo luogo, questi due RNA facilitano la ricombinazione dell'HIV-1 durante la trascrizione inversa, aumentando così la diversità genetica. Inoltre, quando la trascrittasi inversa incontra una rottura nell'RNA virale, la presenza dei due RNA le consente di passare da un modello all'altro, completando così la trascrizione inversa senza perdita di informazioni genetiche.
Tuttavia, questo genoma dimerico di RNA potrebbe anche svolgere un ruolo strutturale nella replicazione virale. I componenti dell'RNA incapsulati nel virus non solo forniscono diversità, ma garantiscono anche la coerenza e l'integrità del lavoro del virus.
Organizzazione del genoma
L'HIV ha diversi geni principali che codificano proteine strutturali comuni a tutti i retrovirus e alcuni geni non strutturali ("accessori") che sono esclusivi dell'HIV. Il genoma dell'HIV contiene nove geni che codificano quindici proteine virali, sintetizzate come poliproteine.
Il genoma dell'HIV produce nove diversi prodotti genici da un genoma di meno di 10 kb attraverso un sistema di splicing differenziale dell'RNA.
Dopo la sintesi, queste proteine entrano all'interno della particella virale. Tra questi, il gene gag è responsabile della base fisica di base, mentre il gene pol fornisce il meccanismo di base della riproduzione retrovirale. La presenza di questi importanti geni consente all'HIV di entrare efficacemente nelle cellule ospiti e di promuovere la propria replicazione.
Elementi regolatori dell'HIVIl sistema di regolazione dell'HIV-1 è estremamente complesso e comprende alcuni importanti geni regolatori, come Tat e Rev. Tat è altamente interdipendente dal processo di trascrizione inversa dell'HIV e la sua funzione principale è quella di garantire la sintesi efficiente dell'mRNA virale. Rev assicura la sintesi delle principali proteine dell'HIV ed è essenziale per la replicazione virale.
Queste proteine regolatrici influenzano in modo significativo il ciclo di vita dell'HIV, influenzando la struttura dell'RNA e modificando radicalmente il processo di trascrizione inversa.
Allo stesso modo, anche le proteine regolatrici ausiliarie come Vpr, Vif e Nef svolgono un ruolo chiave nella capacità del virus di diffondersi. La natura multifunzionale di queste proteine accessorie consente all'HIV di adattarsi e sopravvivere in diversi ambienti e rientra nella sua capacità di mutare continuamente.
Struttura secondaria dell'RNA
Sono stati identificati diversi elementi strutturali secondari conservati nel genoma dell'RNA dell'HIV che svolgono un ruolo chiave nel processo di trascrizione inversa, tra cui l'estremità 5' e molteplici strutture secondarie come l'elemento TAR e l'elemento di risposta HIV Rev (RRE). Queste strutture hanno un profondo impatto sul ciclo di vita dell'HIV.Si ritiene che la struttura secondaria dell'RNA dell'HIV svolga un ruolo importante nella regolazione della replicazione dell'HIV, aiutando il virus a muoversi attraverso le varie fasi del suo ciclo di vita in modo più efficiente.
Grazie ai progressi nella biologia strutturale, gli scienziati stanno acquisendo una comprensione più approfondita dell'HIV e queste tecnologie avanzate hanno mostrato un grande potenziale nello sviluppo di vaccini e metodi di trattamento.
Il meccanismo di replicazione dell'HIV e il modo in cui si adatta e muta rimarranno senza dubbio un argomento di grande attualità per la ricerca futura. Con l'approfondirsi della ricerca, la possibilità di trovare un vaccino o un trattamento efficace e duraturo resta una domanda che stimola la riflessione.
