Viaggio al centro del virus: com’è fatto SARS-CoV-2

I Coronavirus sono una vasta famiglia di virus noti per causare malattie che vanno dal comune raffreddore a malattie più gravi come la Sindrome respiratoria mediorientale (MERS) e la Sindrome respiratoria acuta grave (SARS). I Coronavirus sono stati identificati a metà degli anni ’60 e sono noti per infettare l'uomo ed alcuni animali (inclusi uccelli e mammiferi).

[L’illustrazione, creata dai Centers for Disease Control and Prevention (CDC) statunitense, rivela la morfologia ultrastrutturale del SARS-CoV-2. È possibile notare sulla superficie le glicoproteine S (in rosso) che decorano la superficie esterna del virus, conferendogli l’aspetto di una corona (da cui il nome). Credit: https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=23312]

Nel Dicembre 2019 a Wuhan, in Cina, è stato isolato un nuovo virus appartenente a questa famiglia, denominato SARS-CoV-2. La sequenza virale di questo nuovo Coronavirus ha un’omologia di circa il 76% rispetto al virus che causò la pandemia di SARS nel 2002/2003, dunque i due virus sono molto simili. Ma com’è composto questo virus? Che struttura ha?

Per analizzarne la struttura ci faremo aiutare dalla seguente illustrazione, che mostra un virione (la singola particella infettiva virale) completo e in sezione (credit: https://www.scientificanimations.com/wiki-images/).

I Coronavirus hanno morfologia rotondeggiante e dimensioni di 100-150 nm di diametro (circa 600 volte più piccolo del diametro di un capello umano!).

Partendo dallo strato più esterno e procedendo via via verso l’interno del virus, è possibile notare diverse componenti:

• Glicoproteina S (“spike”): il virus mostra delle proiezioni sulla propria superficie, della lunghezza di circa 20 nm. Tali proiezioni sono formate dalla glicoproteina S (“spike”, dall’inglese “punta”, “spuntone”). Tre glicoproteine S unite compongono un trimero; i trimeri di questa proteina formano le strutture che, nel loro insieme, somigliano a una corona che circonda il virione. Le differenze principali di questo nuovo Coronavirus rispetto al virus della SARS sembrano essere localizzate proprio in questa proteina spike. La glicoproteina S è quella che determina la specificità del virus per le cellule epiteliali del tratto respiratorio: il modello 3D infatti suggerisce che SARS-CoV-2 sia in grado di legare il recettore ACE2 (angiotensin converting enzyme 2), espresso dalle cellule dei capillari dei polmoni.
• Proteina M: la proteina di membrana (M) attraversa il rivestimento (envelope) interagendo all’interno del virione con il complesso RNA-proteina
• Dimero emagglutinina-esterasi (HE): questa proteina del rivestimento, più piccola della glicoproteina S, svolge una funzione importante durante la fase di rilascio del virus all’interno della cellula ospite
• Proteina E: l’espressione di questa proteina aiuta la glicoproteina S (e quindi il virus) ad attaccarsi alla membrana della cellula bersaglio
• Envelope: è il rivestimento del virus, costituito da una membrana che il virus “eredita” dalla cellula ospite dopo averla infettata
• RNA e proteina N: il genoma dei Coronavirus è costituito da un singolo filamento di RNA a polarità positiva di grande taglia (da 27 a 32 kb nei diversi virus); non sono noti virus a RNA di taglia maggiore. L’RNA dà origine a 7 proteine virali ed è associato alla proteina N, che ne aumenta la stabilità.

Microscopie a scansione (a sinistra) ed elettronica (a destra) che mostrano particelle di SARS-CoV-2 che emergono dalla superficie di cellule infettate. Credit: Rocky Mountain Laboratories (RML), United States National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID)