Mutazione genetica: così il coronavirus è passato all'uomo

Molti virus, tra cui i coronavirus, trovano un serbatoio naturale nei pipistrelli ma è la mutazione genetica a conferire loro il potere di trasferirsi all'uomo.

È quanto accaduto al temibile SARS-CoV-2, il coronavirus che, dalla provincia cinese dell'Hubei, si è velocemente propagato al resto del mondo seminando panico tra la popolazione e mettendo in difficoltà l'economia di diversi Paesi tra i quali l'Italia.

I ricercatori di tutto il mondo lavorano a ritmi impensabili per isolare il virus e trovare terapie efficaci al fine di contrastare l'epidemia e curare i malati. Nel frattempo, all'Università Campus Bio-medico di Roma, il team di statistica medica ed Epidemiologia guidato dal professor Massimo Ciccozzi, è riuscito a risalire alla mutazione genetica che ha permesso al virus di effettuare il cosiddetto spillover e trasferirsi all'uomo.

Lo spillover (o salto di specie) è un fenomeno che permette a un patogeno di passare da una specie all'altra. Come già spiegato qui, è molto probabile che la trasmissione non sia avvenuta direttamente dai pipistrelli all'uomo ma che abbia coinvolto un animale intermedio ancora non identificato (così come era avvenuto nel caso della SARS e di altre epidemie).

Lo studio tutto italiano, in fase di pubblicazione sulla rivista Journal of Clinical Virology, ha come primo autore lo studente Domenico Benvenuto. Il team di ricerca ha reso noto di aver confrontato le sequenze genetiche dei vari ceppi del virus SARS-CoV-2 che circolano in Cina rilevando così la presenza di tre diverse mutazioni genetiche, due strutturali e una a carico della proteina spike. Proprio quest'ultima avrebbe permesso al virus di attaccare l'uomo.

Cos'è una mutazione genetica e perché è tanto importante

La mutazione genetica è una modifica del materiale genetico (DNA o RNA) che viene "fissata" in esso e trasmessa agli eredi.

Le mutazioni sono tante e diverse e avvengono continuamente: a volte sono spontanee cioè si verificano durante processi che coinvolgono il DNA (come la sua replicazione) altre volte sono indotte ovvero causate da fattori esterni (ad esempio i raggi X usati per le radiografie). Di per sé la mutazione genetica non è negativa: la selezione naturale, il processo descritto da Darwin che è alla base dell'evoluzione delle specie viventi, opera proprio a partire dalle mutazioni genetiche.

Alterando la sequenza del DNA di un individuo, la mutazione genetica può influenzare in maniera più o meno forte le caratteristiche o il comportamento di un organismo.

Questo non avviene sempre: quando la mutazione riguarda quelle regioni del DNA di cui ancora non si conosce la funzione (DNA spazzatura) non si verificano conseguenze importanti (o non siamo ancora in grado di rilevarle). Al contrario, se la mutazione interessa un gene le conseguenze possono diventare "visibili".

A questo punto, però, bisogna fermarsi un momento e chiarire alcuni concetti.

  • Il gene è una parte del DNA che codifica per una proteina

La parte del DNA che meglio conosciamo è chiamata genotipo ed è l'insieme di tutti i geni di un organismo. I geni sono sequenze fondamentali del DNA: esse fungono da stampo per la produzione di tutte le proteine del nostro corpo. Quindi possiamo generalizzare così:

GENE = PROTEINA

[In realtà i geni possono codificare anche per altre molecole chiamate RNA, ma ce ne occuperemo in un altro articolo]

Quando parliamo di proteine dobbiamo immaginare un'ampia gamma di molecole: non si tratta solo di quelle indicate nella tabella dei valori nutrizionali degli alimenti ma anche di proteine strutturali, che formano l'impalcatura di ogni singola cellula, enzimi che regolano le reazioni chimiche, ormoni proteici e proteine funzionali che intervengono, ad esempio, nella risposta immunitaria o nel trasporto dell'ossigeno (emoglobina) solo per citarne alcune.

  • Quando la mutazione genetica colpisce un gene mostrerà i suoi effetti sulla proteina a cui esso è associato:

GENE MUTATO = PROTEINA MUTATA

In realtà questa è una semplificazione. Molte proteine hanno infatti una struttura complessa e spesso non basta una singola mutazione per alterarle, ma è fondamentale comprendere quest'associazione per capire cos'è accaduto al virus SARS-CoV-2.

La terza mutazione genetica del coronavirus SARS-CoV-2 ha permesso il passaggio all'uomo

Il team di ricerca dell'Università Campus Bio-medico di Roma ha scoperto che il virus che circola in Cina ha subito due prime mutazioni a carico di due geni associati a proteine strutturali ovvero legate alla struttura del virus. Queste mutazioni, però, sono a carico di quei virus che ancora albergano nei pipistrelli. In essi, ad un certo punto, si è verificata una terza mutazione in un gene che codifica per le proteine spike ovvero quelle "punte" che sporgono dalla struttura del virus e che gli conferiscono il tipico aspetto a corona. Le proteine spike sono responsabili dell'adesione del virus alla cellula ospite (ricordiamo che i virus sono agenti patogeni incapaci di sopravvivere e replicarsi senza infettare una cellula e l'adesione è necessaria affinché esso riesca a introdursi nella cellula).

Fin quando il coronavirus SARS-CoV-2 era in possesso delle prime due mutazioni è rimasto nei pipistrelli perché la sua proteina spike era in grado di legarsi solo ai recettori delle cellule di questi animali.

La terza mutazione genetica è avvenuta invece proprio nel gene che codifica per la proteina spike rendendola capace di legarsi anche alle cellule dell'uomo. È stato questo il passo decisivo nell'evoluzione del SARS-CoV-2 (avvenuta, secondo i ricercatori, tra il 20 e il 25 novembre 2019) che ha permesso al coronavirus di effettuare lo spillover e diventare una minaccia globale.

Ogni mutazione genetica rappresenta la possibilità per un virus di infettare nuove specie e diffondersi

Non esiste un solo coronavirus SARS-CoV-2 ma sono in circolazione diversi ceppi ovvero gruppi di virus che hanno subito delle mutazioni.

Lo scopo dei ricercatori è proprio quello di confrontare le sequenze genetiche del virus condivise online dai diversi laboratori del mondo. La prima sequenza genetica è stata resa pubblica dalla Cina il 10 gennaio 2020. Da allora si è giunti ad un centinaio di sequenze disponibili nel mondo, secondo quanto dichiarato da Maria Rosaria Capobianchi, coordinatrice del team di ricercatrici dell'Istituto Spallanzani che per primo in Italia ha sequenziato il genoma del coronavirus. Attraverso il confronto di queste diverse carte d'identità del coronavirus SARS-CoV-2, sarà possibile comprendere la sua variabilità nel tempo (ovvero quanto è suscettibile alle mutazioni genetiche) e anticipare (si spera) il suo comportamento.

(Caterina Stile)

Biblio/sitografia:

https://www.repubblica.it/salute/medicina-e-ricerca/2020/03/01/news/coronavirus_ricostruita_la_mutazione_che_gli_ha_permesso_di_passare_all_uomo-249968462/

Snustad D.P., Simmons M.J., Principi di genetica, Edises, 2014

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