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14-10-16: L'eccezionale plasticita' genomica dei coronavirus umani

La rivista Trends in Microbiology pubblica un articolo, in cui i ricercatori dell'Istituto Scientifico Eugenio Medea e dell'Università degli Studi di Milano forniscono un excursus della letteratura scientifica sull'evoluzione dei coronavirus umani.

Nel 2012, a circa dieci anni dell'epidemia di SARS, un nuovo virus, chiamato MERS-CoV (dal nome della patologia che causa: sindrome respiratoria mediorientale da coronavirus), fu isolato in Arabia Saudita. Ad oggi, il virus ha colpito circa 1800 persone uccidendone 640.
Il SARS-CoV ed il MERS-CoV appartengono alla famiglia dei coronavirus. Esistono altri coronavirus meno noti che infettano l'uomo (HcoV-NL63, HcoV-HKU1, HcoV-229E e HcoV-OC43); anche questi ultimi causano problemi respiratori e possono generare complicazioni, soprattutto nei neonati e in pazienti immunocompromessi (ad esempio chi riceva un trapianto).

In questo articolo gli autori hanno studiato la storia evolutiva dei coronavirus evidenziando come tale famiglia si sia originata milioni di anni fa e si sia diversificata in virus che infettano gli uccelli e in altri che invece infettano i mammiferi. Per quanto riguarda i 6 virus che infettano anche l'uomo, essi sono apparsi nel corso degli ultimi 1000 anni.
Da dove si sono originati questi virus? Come dimostrato da numerosi studi, tutti i coronavirus umani si sono originati in animali selvatici (per la maggior parte pipistrelli) e si sono successivamente diffusi nell'uomo. Queste scoperte hanno aperto importanti domande su come i coronavirus possano cambiare così facilmente ospite e diffondersi nelle popolazioni umane.

Il genoma dei coronavirus  è insolitamente complesso rispetto a quello di altri virus: codifica per un numero fisso di proteine fondamentali per le funzioni virali di base, ma anche per una serie di proteine definite “accessorie”. Nell'articolo, gli autori spiegano come i diversi coronavirus abbiano perso o acquisito questi geni accessori e di come alcuni di essi siano stati “rubati” dal genoma dell'ospite a vantaggio del virus. Questo “saccheggio genetico” ha riguardato, per esempio, enzimi che il virus utilizza per bloccare la risposta immunitaria dell'ospite, oppure proteine che consentono al virus di aderire alle cellule dell'ospite e dare inizio all'infezione.
Un'altra caratteristica dei coronavirus è l'eccezionale adattabilità delle loro proteine “spike”.
Queste proteine sono codificate da tutti i coronavirus e sono fondamentali per l'interazione del virus con le cellule dell'ospite. Nel corso del tempo, le proteine “spike” si sono evolute attraverso processi di selezione naturale così da poter utilizzare diversi recettori cellulari in diversi ospiti.
Gli autori spiegano inoltre come il genoma dei coronavirus evolva anche attraverso la ricombinazione, quel processo per cui si ha uno scambio genetico tra virus della stessa specie o di specie affini. E' il caso, per esempio, del virus responsabile della SARS: la ricombinazione tra coronavirus presenti nei pipistrelli ha dato origine al virus responsabile dell'epidemia umana del 2012.
Dunque, il quadro che emerge dalla recente letteratura mostra l'elevata plasticità dei genomi dei coronavirus, in termini di contenuto di geni, ricombinazione e mutazioni; caratteristiche queste che molto probabilmente sono alla base dell'elevata capacità di adattamento dei coronavirus a nuovi ospiti.
La comprensione dei processi evolutivi fornisce nuovi strumenti che possono portare allo sviluppo di strategie per prevenire o controllare eventuali emergenze dovute alla diffusione di nuovi coronavirus.


Molecular Evolution of Human Coronavirus Genomes, published online: October 12, 2016
Diego Forni, Rachele Cagliani, Mario Clerici, Manuela Sironi
Publication stage: In Press Corrected Proof

DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.tim.2016.09.001

06-Feb-2017 - © I.R.C.C.S. Medea