SARS-COV-2. 1. Come è fatto, come agisce …..

Claudio Della Volpe

Il Coronavirus SARS-COV-2. 1.

Come è fatto, come agisce sulla cellula e quanto resiste sulle superfici

Qualche riflessione guardando la letteratura che è spesso libera, come dovrebbe essere sempre ed in continua evoluzione.

La struttura del Coronavirus

https://www.unisr.it/news/2020/3/viaggio-al-centro-del-virus-come-e-fatto-sars-cov-2

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 e di altri organi. Ogni monomero della proteina S trimerica è di circa 180 kDa e contiene due subunità, S1 e S2, rispettivamente l’attacco mediatore e la fusione di membrana.

  • 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 (il suo materiale è complesso si veda il link appresso)
  • 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.

https://www.cusabio.com/2019-novel-coronavirus.html

Il virus ha un diametro da 75 a 160 nanometri e il genoma del virus è un RNA lineare continuo a singolo filamento lungo attorno a 30kbasi (dato che una base pesa 100-150 Da, abbiamo più di 3 MDa) ci sono in media una sessantina di spike per ogni virione ed ogni spike pesa attorno a  600 KDa; dal solo volume il peso molecolare totale del virus è stimabile attorno a 50-60 MDa. Stiamo parlando dunque di un totale di 10-16 g che stanno mettendo in crisi tutto il pianeta umano.

Si veda anche:

https://virologyj.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12985-019-1182-0  per la struttura dell’envelope che è costituito da specifiche associazioni di due delle proteine del virus almeno fino ai SARS conosciuti prima del SARS-COV-2, ma che potrebbe contenere residui della membrana cellulare; questa struttura è soggetta all’attacco dei disinfettanti e del sapone.

Come il coronavirus SARS-COV-2 attacca la cellula:

https://www.hopkinsmedicine.org/health/conditions-and-diseases/coronavirus/coronavirus-facts-infographic

https://virologyj.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12985-019-1182-0

Fig. 1 Struttura di 2019-nCoV S nella conformazione di prefusione.(A) Schema della struttura primaria 2019-nCoV S colorata per dominio. I domini che sono stati esclusi dal costrutto dell’espressione ectodominio o che non è stato possibile visualizzare nella mappa finale sono di colore bianco. SS, sequenza di segnali; S2 ′, S2 ′ sito di scissione proteasi; FP, peptide di fusione; HR1, ripetizione heptad 1; CH, elica centrale; CD, dominio connettore; HR2, ripetizione heptad 2; TM, dominio transmembrana; CT, coda citoplasmatica. Le frecce indicano i siti di scissione della proteasi. (B) Viste laterali e dall’alto della struttura di prefusione della proteina 2019-nCoV S con un singolo RBD nella conformazione superiore. I due protomeri verso il basso RBD sono mostrati come densità crio-EM in bianco o grigio e il protomero verso l’alto RBD è mostrato in nastri colorati corrispondenti allo schema in (A).

https://www.nature.com/articles/nsmb1123

Il recettore cellulare principale, e forse non unico, sembra il cosiddetto ACE2; cosa è questo recettore presente sulla membrana delle cellule polmonari?

Anzitutto non è da confondere con il recettore ACE; entrambi sono coinvolti nel sistema renina-angiotensina-aldosterone che regola la pressione sanguigna, il volume plasmatico circolante (volemia) e il tono della muscolatura arteriosa attraverso diversi meccanismi. L’angiotensina I viene convertita in angiotensina II dall’enzima di conversione dell’angiotensina (ACE (dall’inglese angiotensin-converting enzyme) presente nei capillari polmonari. L’angiotensina II è un potente peptide vasocostrittore che provoca un restringimento dei vasi sanguigni, con conseguente aumento della pressione sanguigna. Il recettore ACE2 è un enzima attaccato alla superficie esterna (membrane cellulari) delle cellule dei polmoni, delle arterie, del cuore, dei reni e dell’intestino che invece abbassa la pressione sanguigna catalizzando la scissione dell’angiotensina II (un peptide vasocostrittore) in angiotensina (un vasodilatatore). ACE2 funge anche da punto di ingresso nelle cellule di alcuni coronavirus. La versione umana dell’enzima viene spesso definita come hACE2.

https://link.springer.com/article/10.1007/s00134-020-05985-9

https://it.wikipedia.org/wiki/Sistema_renina-angiotensina-aldosterone

https://www.nature.com/articles/s41467-020-15562-9

Dunque l’attacco del SARS-COV-2 blocca un recettore basico nel controllo di uno dei punti chiave dell’organismo e dato che il nostro organismo è un sistema non una macchina, è ricco di meccanismi di retroazione NON di causa-effetto, esattamente come avviene nella biosfera, e dunque piccole cause hanno grandi effetti.

In una maggioranza dei pazienti (80%) il sistema immunitario si scatena rapidamente in modo specifico bloccando l’invasore e riducendo velocemente gli effetti; mentre in una minoranza di pazienti (20%), con più malattie o con problemi congeniti  l’organismo non è in grado di reagire bene in modo specifico e la situazione evolve verso effetti drammatici; solo in ritardo l’organismo è in grado di produrre una risposta efficace e questa risposta invece di seguire le strade dell’apparato immunitario specifico segue quelle più primitive dell’infiammazione cosiddetta adattativa; queste strade infiammatorie aspecifiche sono molto pericolose, in quanto la risposta è potente ma difficilmente controllabile e l’organismo va in crisi (la cosiddetta “tempesta delle citochine”) i polmoni si riempiono di liquido e si rischia la morte in una elevata percentuale di casi, a causa della risposta dell’organismo.

Dal grafico si vede che la concentrazione del virus diventa alta in ritardo nei pazienti “severi”; questo potrebbe essere un segno diagnostico della crisi in atto.

Recentemente è stata anche scoperta una seconda strada di attacco del virus: è il recettore Dpp4, una serratura molecolare che il virus usa per invaderle. E’ su tutti i tipi di cellule umane ed è lo stesso su cui agiscono molti farmaci anti-diabete; ciò indica che gli stessi farmaci potrebbero essere usati contro Covid-19, almeno nei casi più lievi. Questa notizia è troppo recente per commentarla adeguatamente (https://www.diabetesresearchclinicalpractice.com/article/S0168-8227(20)30375-2/fulltext).

La riproduzione del virus: una polimerasi specifica:

https://science.sciencemag.org/content/early/2020/04/09/science.abb7498

La struttura della polimerasi del virus nsp-12 a livello atomico è stata pubblicata il 10 aprile su Science, incorporando la zona di attacco del farmaco remdesivir che sembra stia dando buoni risultati.

Quanto sopravvive il coronavirus  sulle superfici esterne?

https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMc2004973

Attenzione alla interpretazione del grafico: esso vi dice come varia la concentrazione del virus sui vari materiali nel tempo; su ogni materiale diverso dalla cellula il virus si degrada; dunque è vero che rimane sulla plastica fino a 80 ore MA la sua concentrazione nel frattempo è diminuita di 1000 volte; dunque nessuna tragedia.

La scala dei tempi è molto più stretta nel caso dell’aria, dunque attenti ai paragoni. La scala verticale è logaritmica, si tratta di un decadimento esponenziale.

Intervista alla prof. Carolyn Machamer, della JHU, una biologa cellulare specializzata nei coronavirus.( trad. C. Della Volpe)

https://hub.jhu.edu/2020/03/20/sars-cov-2-survive-on-surfaces/

Quanto può sopravvivere il virus che causa COVID-19 sulle superfici?

Di Samuel Volkin

Secondo un recente studio pubblicato sul New England Journal of Medicine, SARS-CoV-2, il virus che causa COVID-19, può vivere nell’aria e sulle superfici tra diverse ore e diversi giorni. Lo studio ha scoperto che il virus è praticabile fino a 72 ore su plastica, 48 ore su acciaio inossidabile, 24 ore su cartone e 4 ore su rame. È anche rilevabile nell’aria per tre ore.
Carolyn Machamer, professore di biologia cellulare il cui laboratorio presso la Johns Hopkins School of Medicine ha studiato per anni la biologia di base dei coronavirus, si è unito a Samuel Volkin, candidato MPH / MBA di Johns Hopkins, per una breve discussione di questi risultati e del loro significato nel proteggere dalla diffusione del virus. La conversazione è stata modificata per lunghezza e chiarezza.
Volkin: Secondo questo rapporto, sembra che il virus COVID-19 viva potenzialmente sulla superficie da giorni. Quanto dovremmo preoccuparci del nostro rischio di essere infettati semplicemente toccando qualcosa con cui una persona infetta era in contatto giorni fa?
Machamer: Ciò che sta ricevendo molta stampa e che viene presentato fuori dal contesto è che il virus può durare sulla plastica per 72 ore, il che sembra davvero spaventoso. Ma ciò che è più importante è la quantità di virus che rimane. È inferiore allo 0,1% del materiale virale iniziale. Infezione è teoricamente possibile ma improbabile ai livelli rimanenti dopo alcuni giorni. Le persone hanno bisogno di saperlo.

Cosa hai bisogno di sapere
Centro informazioni COVID-19
Risorse e aggiornamenti per la comunità Johns Hopkins, tra cui guida di viaggio, informazioni sulle operazioni universitarie e suggerimenti per prevenire la diffusione della malattia
Mentre lo studio del New England Journal of Medicine ha scoperto che il virus COVID può essere rilevato nell’aria per 3 ore, in natura, le goccioline respiratorie affondano a terra più velocemente degli aerosol prodotti in questo studio. Gli aerosol sperimentali utilizzati nei laboratori sono più piccoli di quelli che escono da una tosse o da uno starnuto, quindi rimangono nell’aria a livello del viso più a lungo di quanto sarebbero le particelle più pesanti in natura.
Qual è il modo migliore in cui posso proteggermi, sapendo che il virus che causa COVID-19 vive sulle superfici?
È più probabile catturare l’infezione attraverso l’aria se ci si trova accanto a qualcuno infetto piuttosto che al di fuori di una superficie. La pulizia delle superfici con disinfettante o sapone è molto efficace perché una volta che lo strato superficiale oleoso del virus è disattivato, non è possibile che il virus infetti una cellula ospite. Tuttavia, non ci può essere una sovrabbondanza di cautela. Niente di simile è mai successo prima.
Le linee guida del CDC su come proteggersi includono:
• Pulire e disinfettare le superfici con cui molte persone entrano in contatto. Questi includono tavoli, maniglie delle porte, interruttori della luce, controsoffitti, maniglie, scrivanie, telefoni, tastiere, servizi igienici, rubinetti e lavandini. Evitare di toccare le superfici ad alto contatto in pubblico.
• Lavati spesso le mani con acqua e sapone per almeno 20 secondi immediatamente quando torni a casa da un luogo pubblico come la banca o il negozio di alimentari.
• Quando sei in uno spazio pubblico, metti una distanza di sei piedi tra te e gli altri.
• Soprattutto, rimanere a casa se si è malati e contattare il medico.
Si è ipotizzato che una volta che la stagione estiva arriverà e il tempo si riscalderà, il virus non sopravviverà, ma non sappiamo ancora se sia vero. Il tempo o la temperatura interna influiscono sulla sopravvivenza del virus COVID-19 sulle superfici?

Johns Hopkins risponde a COVID-19
Copertura di come la pandemia COVID-19 sta influenzando le operazioni presso la JHU e in che modo gli esperti e gli scienziati Hopkins stanno rispondendo allo scoppio
Non ci sono prove in un modo o nell’altro. La vitalità del virus nell’esposizione al caldo o al freddo non è stata studiata. Ma sottolinea che lo studio del New England Journal of Medicine è stato condotto a temperatura ambiente, 21-23 gradi Celsius.
In che modo il virus che causa COVID-19 si confronta con altri coronavirus e perché stiamo vedendo tanti altri casi?
SARS-CoV-2 si comporta come un tipico coronavirus respiratorio nei meccanismi di base di infezione e replicazione. Ma diverse mutazioni gli consentono di legarsi più stretto al suo recettore ospite e aumentare la sua trasmissibilità, che si pensa lo renda più contagioso.
Lo studio del New England Journal of Medicine suggerisce che la stabilità della SARS-CoV-2 è molto simile a quella della SARS-CoV1, il virus che ha causato l’epidemia globale di SARS 2002-2003. Ma i ricercatori ritengono che le persone possano trasportare alte cariche virali di SARS-CoV-2 nel tratto respiratorio superiore senza riconoscere alcun sintomo, consentendo loro di liberarsi e trasmettere il virus mentre sono asintomatici

(Continua)

3 pensieri su “SARS-COV-2. 1. Come è fatto, come agisce …..

  1. Qui vicino (urologia di PD) hanno notato che i pazienti di tumore alla prostata trattati in modo di abbassare il testosterone con un farmaco ad hoc, non sono attaccati dal virus, quindi potrebbe esserci una relazione tra testosterone e infezione. Ciò potrebbe essere correlato anche al dato sperimentale che la mortalità tra gli uomini è ca doppia che tra le donne.

    Stefano Antoniutti

    Il giorno venerdì 17 aprile 2020, La Chimica e la Società ha scritto:

    > devoldev posted: “Claudio Della Volpe Il Coronavirus SARS-COV-2. 1. Come è > fatto, come agisce sulla cellula e quanto resiste sulle superfici Qualche > riflessione guardando la letteratura che è spesso libera, come dovrebbe > essere sempre ed in continua evoluzione. La stru” >

  2. Pingback: SARS-COV-2. 2. Ma cosa sono i virus e come si riproducono? | La Chimica e la Società

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