Alcuni virus RNA – poliovirus, virus dell’epatite C e coxsackievirus – e forse molte altre famiglie di virus si copiano sequestrando un enzima dalla loro cellula ospite per creare fabbriche di replicazione arricchite in un lipide specifico, spiega Altan-Bonnet. Senza quel lipide – fosfatidilinositolo-4-fosfato (Pl4P) – questi virus RNA non sono in grado di sintetizzare il loro RNA virale e replicarsi. I componenti strutturali chiave sulle membrane cellulari, i lipidi spesso servono come molecole di segnalazione e siti di aggancio per le proteine.

La replicazione virale è il processo con cui le particelle di virus fanno nuove copie di se stesse all’interno di una cellula ospite. Queste copie possono poi andare ad infettare altre cellule. Un virus a RNA è un virus che ha RNA, piuttosto che DNA, come materiale genetico. Molti patogeni umani sono virus a RNA, tra cui il virus della SARS, il virus del Nilo occidentale, l’HIV e quelli che la Altan-Bonnet sta studiando.

Come riportato nel numero del 28 maggio 2010 di Cell, la Altan-Bonnet e i suoi co-ricercatori hanno scoperto per la prima volta che alcuni virus a RNA prendono il controllo di un enzima cellulare per progettare un compartimento di replicazione sulla membrana cellulare pieno di lipidi PI4P. Questi lipidi, a loro volta, permettono ai virus RNA di attrarre e stimolare gli enzimi di cui hanno bisogno per la replicazione. Nelle cellule non infette, i livelli di lipidi PI4P sono tenuti bassi, ma nelle cellule infettate dal virus questi livelli aumentano drammaticamente. Le scoperte di Altan-Bonnet e dei suoi colleghi non solo aprono diverse possibilità per prevenire la diffusione di varie infezioni virali, ma possono anche aiutare a fare nuova luce sulla regolazione della sintesi dell’RNA a livello cellulare e potenzialmente su come si sviluppano alcuni tumori.

“L’obiettivo del virus è quello di replicarsi”, nota Altan-Bonnet. “Affinché le sue macchine di replicazione funzionino, il virus ha bisogno di creare un ambiente lipidico ideale, cosa che fa dirottando un enzima chiave dalla sua cellula ospite.”

Altan-Bonnet e il suo team sono stati anche in grado di identificare la proteina virale (la cosiddetta proteina 3A nelle infezioni da poliovirus e coxsackievirus) che cattura e recluta l’enzima cellulare (fosfatidilinositolo-4-chinasi III beta). Inoltre, il suo laboratorio è stato in grado di impedire il processo di replicazione somministrando un farmaco che blocca l’attività dell’enzima cellulare una volta che è stato dirottato. Le terapie farmacologiche per prevenire la replicazione virale potenzialmente potrebbero anche essere mirate a prevenire il dirottamento dell’enzima.

Una volta che l’enzima è dirottato, alle cellule viene impedito di operare normalmente il loro percorso secretorio, il processo con cui spostano le proteine all’esterno della cellula. In molti casi, l’impedimento di questo processo può provocare la morte lenta della cellula, portando a problemi come complicazioni cardiache e vascolari in quelli infettati dal coxsackievirus e danni neurologici in quelli con il poliovirus.

Utilizzando le loro recenti scoperte, Altan-Bonnet e il suo team ora progettano di indagare la dipendenza da PI4P in altri virus, nonché il ruolo che altri lipidi possono svolgere in diverse famiglie di virus. Per esempio, il virus della SARS richiede anche un ambiente ricco di lipidi per la sua replicazione, quindi il suo laboratorio sta lavorando con i ricercatori della SARS per determinare quale lipide è necessario per la replicazione di quel virus. Inoltre, esamineranno il ruolo dei lipidi nella regolazione della sintesi dell’RNA nelle cellule, fornendo potenzialmente nuove informazioni su alcune delle mutazioni cellulari che si verificano nel cancro.

“Dato che molto di ciò che sappiamo sui processi cellulari deriva storicamente dallo studio dei virus, i nostri studi possono fornire una visione dei nuovi ruoli che i lipidi giocano nella regolazione dell’espressione del materiale genetico nelle cellule”, nota Altan-Bonnet.

La ricerca di Altan-Bonnet sulla replicazione dell’RNA è sostenuta con sovvenzioni della National Science Foundation e della Busch Foundation.