Il linguaggio segreto dei virus

No, non parliamo di social network come Facebook, Twitter e tutti gli altri ma di un vero e proprio contesto sociale in cui i virus comunicano tra di loro sulle condizioni vitali della cellula che hanno infettato e sulle condizioni in cui questa cellula vive.

A lungo si era pensato i virus fossero entità non in grado di percepire le condizioni circostanti e quindi che agissero in modo piuttosto standardizzato ma, per puro errore (come molte altre scoperte), sono stati scoperti piccoli messaggi molecolari che i virus si scambiavano tra di loro in un linguaggio che solo loro potevano capire.

I batteriofagi ed il loro linguaggio

I batteriofagi, termine che deriva dal greco φαγεῖν (phagein, ovvero divorare) e batterio, spesso sono nominati anche solo come fagi. Come suggerisce il nome sono virus che infettano i batteri sfruttando i loro macchinari molecolari per replicarsi per poi causarne la lisi.

I fagi, una volta all’interno della cellula possono seguire due vie:

  • Nel ciclo litico utilizzano l’apparato di replicazione dell’ospite per produrre nuove particelle virali fino al raggiungimento del volume di scoppio, momento in cui la cellula si disgregherà per lisi;
  • Nel ciclo lisogenico il genoma fagico si integra in un punto specifico del cromosoma batterico e, ogni qual volta il cromosoma batterico si replica, subisce la stessa sorte. Un batterio che contiene un profago è detto “lisogeno”.

A lungo si è pensato che i tutti i processi compiuti dai fagi fossero passivi ma ad oggi si è capito che questi non solo decidono se restare dormienti o attivarsi ma riescono anche a comunicare tra di loro sulla scelta da fare in base al contesto generale in cui si trovano. Questa comunicazione avviene tramite un piccolo peptide che è stato definito “arbitrium“, parola latina che significa “decisione”.

Non appena i fagi infettano la cellula, rilasciano questo piccolo peptide lungo solamente 6 aminoacidi che serve come messaggio di avviso per gli altri fagi. Il messaggio potrebbe suonare come un “ho catturato una vittima!” e man mano che i fagi infettano altri batteri il messaggio diviene sempre più forte e chiaro. Questo indica a tutti i fagi circostanti che le vittime stanno diminuendo e in questo modo viene bloccato il ciclo litico.

Ulteriori studi hanno rilevato la presenza di 15 diversi arbitrium prodotti da 15 diversi fagi, questo suggerisce che è presente un qualche tipo di comunicazione specie-specifica, che può cioè essere inviata e recepita solamente da virus dello stesso tipo.

Un bene più grande

Questo linguaggio è stato analizzato ed è stato suggerito che i virus possano operare in modo altruistico. L’infezione virale sembra avvenire in diverse fasi:

  1. La prima fase potremmo definirla “kamikaze”: un’ondata di virus “bombarda” il batterio bloccando, attraverso specifiche proteine, la sua difesa antivirale basata sulla CRISPR, questo causa il suicidio del fago ma indebolisce notevolmente il batterio;
  2. La seconda fase prevede l’invasione del batterio indebolito da parte degli altri fagi che possono quindi avviare il ciclo litico o eventualmente il ciclo lisogenico.

Questi studi sono i primi nel loro genere e hanno buttato le basi per ulteriori studi del fenomeno della cooperazione virale, osservata anche in virus che infettano cellule animali (come quelle umane).

Per fare alcuni esempi:

  • Nel virus della stomatite vescicolare (VSV), che infetta principalmente gli animali da fattoria ma può causare anche malattie simili all’influenza negli umani, è stato visto che le prime particelle virali, suicidandosi a beneficio del gruppo, vanno a sopprimere l’immunità dell’ospite permettendo poi ad ulteriori particelle virali di infettare le cellule;
  • Il virus della poliomielite ha diversi ceppi geneticamente distinti, sembrerebbe che questi possano raggrupparsi per scambiare prodotti genici e migliorare il loro potenziale di infezione delle cellule umane.

Conclusioni

Ritornando ai fagi, molti gruppi di ricerca hanno provato a sfruttare le loro caratteristiche per renderli vettori di farmaci verso batteri resistenti agli antibiotici, anche detta terapia fagica.

Studiare il linguaggio virale ci potrebbe permettere di usare le stesse particelle virali per il trattamento di diverse malattie e comprendere se un linguaggio simile possa essere presente per quel che riguarda il virus dell’HIV, che può restare dormiente per decine di anni per poi cominciare d’improvviso una fase infettiva, se si presentano determinate condizioni.

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