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Come fa il virus a invadere abilmente? Scopri il segreto della fusione dell'HIV e delle cellule!
Nel mondo di oggi, alcuni virus stanno causando problemi sanitari globali, il più noto dei quali è il virus dell'immunodeficienza umana (HIV). L’ingegnoso e complesso processo di intrusione di questo virus merita la nostra esplorazione approfondita.
Un meccanismo di fusione è qualsiasi metodo mediante il quale una cellula o un virus si fonde con un'altra cellula e le strutture meccaniche per questi processi gli consentono di procedere.
Nel processo di fusione cellulare, due cellule separate devono prima essere fuse in una cellula ibrida. Che si tratti di fusione virus-cellula o fusione cellula-cellula, copre tre processi principali: disidratazione dei gruppi polari, promozione della semifusione e apertura ed espansione dei pori tra cellule diverse.
Passaggi chiave nella fusione virus-cellula
Prendiamo come esempio l'HIV. Il virus entra nelle cellule ospiti principalmente fondendo la membrana delle cellule immunitarie dell'oggetto infetto. Per una fusione riuscita, l'HIV deve legarsi a recettori come CD4, CCR5 e CXCR4. Questo processo non coinvolge solo le proteine del virus stesso, ma spiega anche i principi di base della fusione delle membrane.
Gli scienziati hanno scoperto che la struttura e le proprietà delle proteine di fusione virale sono cruciali per la fusione delle membrane.
Il ruolo delle proteine di fusione (Fusogeni)
Nel processo di fusione di virus e cellule, le proteine di fusione svolgono un ruolo importante. Queste proteine aiutano a superare le barriere alla fusione della membrana. In particolare, gli scienziati dividono queste proteine di fusione in quattro categorie:
Proteina di fusione di classe I
Questo tipo di proteina di fusione è composta da tre subunità e, prima della fusione, il circuito di fusione è nascosto all'interno della sua struttura. Dopo la fusione, la sua struttura si ripiegherà per formare una nuova struttura trimero. Sia la fusione dell'HIV che quella del virus dell'influenza dipendono da tali proteine.
Proteina di fusione di classe II
Questo tipo di proteina di fusione è anch'essa composta da tre subunità e contiene più fogli pieghettati β, che possono cambiare la sua conformazione in un ambiente acido e partecipare all'inserimento dell'anello di fusione nella membrana bersaglio.
Proteina di fusione di classe III
La struttura di questo tipo di proteina di fusione contiene sia eliche α che fogli β e svolge anche un ruolo importante nel processo di fusione cellulare.
Proteina di fusione di classe IV
Sebbene questo tipo di proteine di fusione non partecipi alla tradizionale fusione virus-cellula, quando sono espresse sulla superficie cellulare, possono indurre la fusione tra cellule.
Meccanismo di fusione cellulare
Durante il processo di fusione delle cellule dei mammiferi, ci sono solitamente cinque fasi principali:
1. Imposta l'abilità di fusione
Le cellule devono modificare la composizione delle loro membrane per avere la capacità di fondersi. Ciò richiede la sintesi proteica e rimuove gli ostacoli al processo di fusione.
2. Chemiotassi
Le cellule si attraggono a vicenda segnalando alle molecole di accoppiarsi. Ad esempio, gli spermatozoi sono attratti dagli ovuli attraverso segnali ormonali.
3. Adesione della membrana
Quando le cellule entrano in contatto, stabiliscono connessioni attraverso meccanismi di riconoscimento cellulare, che è anche un passaggio necessario prima della fusione.
4. Fusione della membrana
Questo passaggio guida la miscelazione del contenuto cellulare, regolato principalmente dalle proteine di fusione, formando pori di fusione per consentire la comunicazione interna.
5. Reimposta dopo la fusione
Una volta completata la fusione, il meccanismo di fusione della cellula deve essere smontato per evitare ulteriori fusioni non necessarie.
Potenziale terapeutico
L'esplorazione dell'applicazione dei meccanismi di fusione è diventata anche una direzione di ricerca per le terapie emergenti. Ad esempio, alcune glicoproteine virali perdono la loro capacità di fusione in presenza di inibitori NMT, che possono fungere da strategia terapeutica contro i virus emorragici.
Il processo di fusione è così complesso e squisito. Come fanno questi virus a trovare le loro cellule bersaglio e completare la loro invasione?
