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Il mistero strutturale dell'HIV: come è stato progettato questo virus da 100 nanometri?
Dalla scoperta dell'HIV (virus dell'immunodeficienza umana) nel 1983, il genoma e la struttura proteica di questo virus sono stati al centro della ricerca scientifica. Inizialmente, si pensava che fosse correlato al virus della leucemia a cellule T umane (HTLV), ma durante la ricerca presso l'Istituto Pasteur in Francia, gli scienziati hanno isolato questo nuovo retrovirus geneticamente diverso da pazienti affetti da AIDS e in seguito lo hanno identificato come HIV.
Ogni virione dell'HIV è costituito da un involucro virale e dalle relative strutture della matrice, circondate da un guscio, che contiene due genomi di RNA a filamento singolo e diversi enzimi.
L'HIV è strutturalmente diverso dagli altri retrovirus. La particella del virus HIV ha un diametro di circa 100 nanometri e la sua regione interna comprende un nucleo concavo che contiene non solo due copie (+ filamento) del genoma dell'RNA a filamento singolo, ma anche importanti enzimi come la trascrittasi inversa, l'integrasi e la proteasi . Il genoma dell'RNA dell'HIV è codificato da otto proteine virali che sono fondamentali per il ciclo di vita dell'HIV.
Struttura virale e organizzazione del genoma dell'HIV
Il genoma dell'HIV contiene 9 geni che codificano per 15 proteine virali e sono sintetizzati sotto forma di polipeptidi. Questi polipeptidi possono produrre proteine strutturali all'interno del virus, enzimi virali o glicoproteine dell'involucro virale.
L'HIV utilizza un complesso sistema di splicing differenziale dell'RNA per ottenere nove diversi prodotti genetici da un genoma inferiore a 10 kb.
Le funzioni di questi geni includono la produzione di proteine strutturali nonché la regolazione e l'assistenza alla sintesi proteica. In particolare, il gene gag fornisce la struttura fisica di base del virus, mentre il gene pol è alla base del meccanismo di rigenerazione del retrovirus.
Struttura e funzione delle proteine dell'HIV
Alcune proteine chiave dell'HIV includono:
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Gene
gag: codifica per il polipeptide precursore gag, che viene trasformato in proteine strutturali dalla proteasi virale durante la maturazione del virus.
Gene pol: responsabile della codifica della trascrittasi inversa e dell'integrasi. Questi enzimi sono fondamentali nel ciclo di vita del virus.
Gene env: codifica per una glicoproteina dell'involucro, che è principalmente responsabile del legame con il recettore CD4 della cellula ospite e della promozione dell'ingresso del virus nella cellula.
Tra questi, gp120 e gp41 codificati da env sono le glicoproteine più importanti nel processo di infezione da HIV e sono i principali obiettivi per lo sviluppo del vaccino.
La struttura della proteina Env è molto speciale, con un'alta concentrazione di glicosilazione della catena N, che può bloccare efficacemente la neutralizzazione dell'HIV da parte degli anticorpi.
Questa struttura altamente glicosilata rende l'HIV un agente patogeno estremamente impegnativo e gli scienziati hanno lavorato duramente per trovare un vaccino in grado di superare questa protezione.
Elementi regolatori e proteine ausiliarie
L'HIV ha anche una varietà di proteine regolatrici, come tat e rev, ecc. Queste proteine svolgono un ruolo importante nell'espressione del gene dell'HIV e nella replicazione virale. La presenza di queste proteine può regolare il ciclo di vita dell'HIV nelle cellule ospiti. Le proteine ausiliarie come Vpr, Vif e Nef influenzano l'infettività del virus e la risposta della cellula ospite.
Struttura dell'RNA e caratteristiche del virus
La struttura dell'RNA dell'HIV non include solo la regione non tradotta (UTR) terminale 5', ma contiene anche alcune strutture secondarie conservate, che possono regolare il processo di trascrizione inversa virale. Compresa la regione di attivazione della trascrizione (TAR), la struttura dell'imballaggio virale, ecc., si ritiene che queste strutture secondarie abbiano un impatto importante sul ciclo di vita dell'HIV.
Funzione dell'anello V3
L'ansa V3 fa parte della glicoproteina gp120 del rivestimento del virus dell'HIV, che consente al virus di infettare con successo le cellule immunitarie umane. Questa struttura non solo fornisce la possibilità al virus di entrare nelle cellule ospiti, ma diventa anche un obiettivo chiave per il trattamento e lo sviluppo del vaccino.
Con l'approfondimento della ricerca, gli scienziati hanno gradualmente risolto il mistero della struttura e della funzione dell'HIV. Nonostante siano stati compiuti progressi significativi, ci sono ancora molti problemi da risolvere. Ad esempio, che tipo di scoperte può apportare un virus così intelligentemente progettato nello sviluppo futuro di un vaccino?
