Prevenzione dello strappo del cappuccio: un nuovo approccio per combattere i virus dell'influenza

Trasduzione del segnale e terapia mirata volume 8, numero articolo: 193 (2023) Citare questo articolo

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Un recente studio pubblicato su Science1 da Tsukamoto e colleghi mostra che un derivato della tubercidina, un prodotto naturale dello Streptomyces, inibisce selettivamente i virus dell'influenza A e B (rispettivamente IAV e IBV). Il composto prende di mira l'RNA ospite metiltransferasi MTr1 e quindi previene lo "strappo del cappuccio" virale (Fig. 1). Questi risultati potrebbero aiutare a sviluppare nuovi farmaci che prendono di mira i fattori di dipendenza dell’ospite virale e hanno quindi meno probabilità di indurre resistenza virale.

L'inibitore MTr1 TFTM previene lo strappo del cappuccio di IAV e IBV e quindi limita la replicazione virale. Gli mRNA 5'cap0 dell'ospite vengono fatti maturare in mRNA cap1 dall'mRNA cellulare specifico del Cap (nucleoside-2'-O-)-metiltransferasi 1 (MTr1). Il complesso della polimerasi virale IAV/IBV PB2/PA/PB1 riconosce selettivamente le strutture cap1 modificate di MTr1, le separa dall'mRNA cellulare e le utilizza come primer per la sintesi di mRNA virali ("cap-snatching"). Gli mRNA virali mimetizzati vengono poi facilmente tradotti in proteine ​​virali per promuovere eventualmente la progenie virale. La trifluorometil-tubericina (TFMT) inibisce MTr1 e quindi previene lo strappo del cappuccio da parte di IAV e IBV e inibisce la replicazione virale

L’influenza rimane una minaccia sanitaria globale che colpisce milioni di persone e causa centinaia di migliaia di morti ogni anno. Nonostante la sorveglianza continua, è impossibile prevedere quali ceppi di virus zoonotici potrebbero emergere e l’efficacia del vaccino nella prevenzione della malattia è in genere solo del 40-60% circa. I farmaci che prendono di mira la neuraminidasi virale (NA) o il canale ionico (M2) sono stati approvati per l'uso clinico.2 Tuttavia, i virus influenzali si evolvono rapidamente (deriva antigenica)2 e molti ceppi circolanti di IAV e IBV sono resistenti agli agenti terapeutici esistenti. Pertanto, vi è un disperato bisogno di nuove strategie terapeutiche contro l’influenza. Inoltre, la coinfezione di uccelli, maiali o esseri umani infettati da diversi ceppi di IAV può provocare riassortimenti genetici (spostamento antigenico) che portano alla comparsa di nuovi ceppi virali resistenti alle misure profilattiche e terapeutiche esistenti. Sebbene lo spostamento antigenico sia raro, il suo impatto può essere devastante, come si è visto nella pandemia di influenza spagnola del 1918. È importante sottolineare che le terapie mirate ai fattori cellulari critici per la replicazione virale sono meno inclini alla resistenza virale.3

Gli mRNA cellulari sono inizialmente ricoperti all'estremità 5'da 7-metilguanosina o 2,2,7-trimetil-guanosina (cap0) e successivamente metilati al primo nucleotide dall'ospite cellulare 2′-O-ribosio metiltransferasi 1 (MTr1) con conseguente struttura cap1 matura. Ciò garantisce il riconoscimento da parte del ribosoma, stabilizza l'mRNA e impedisce il riconoscimento da parte dei sensori immunitari innati. I virus di successo imitano la struttura cap1 matura sui loro mRNA virali per evitare l'attivazione immunitaria e garantire una replicazione efficiente. Alcuni virus codificano le proprie metiltransferasi per modificare il 5'cap. Al contrario, i Bunya e gli Orthomyxovirus, compresi i virus dell'influenza, "rubano" la struttura cap1 matura dagli mRNA della cellula ospite (Fig. 1).4 Durante il "cap snatching", la polimerasi virale contenente PB1, PB2 e PA scinde gli mRNA cellulari maturi a valle dei 5 'cap1 e utilizza l'RNA strappato 5'cap1 come primer per l'mRNA virale nascente. Da notare che la subunità PB2 della polimerasi IAV è stata precedentemente riconosciuta come un bersaglio farmacologico promettente.5 Tuttavia, non sono stati segnalati inibitori dell'enzima cellulare MTr1.

Per valutare se MTr1 può essere sfruttato negli approcci anti-influenzali mirati all'ospite, Tsukamoto e colleghi hanno prima generato linee cellulari prive di espressione di MTr1.1 In queste cellule, la replicazione di IAV e IBV è stata fortemente attenuata e salvata dall'espressione ectopica funzionale ma non cataliticamente inattiva MTr1. In particolare, solo l’espressione dell’mRNA virale ma non dell’mRNA cellulare era compromessa. MTr1 KO ha limitato vari ceppi IAV e IBV ma ha avuto un effetto minimo o nullo su altri virus che strappano il cappuccio, come i virus dell'influenza D o Bunyaviridae. Dopo uno screening in silico di 5597 composti e studi di docking molecolare utilizzando la struttura cristallina MTr1 (ID PDB: 4N49) hanno identificato la tubercidina, un analogo naturale dell'adenosina degli Streptomyces, come presunto partner di legame. Esperimenti in vitro hanno confermato che la tubercidina inibisce MTr1 attraverso l'interazione con la sua tasca legante la S-adenosil-L-metionina. Poiché la tubercidina è citotossica, gli autori hanno eseguito un'elegante serie di esperimenti utilizzando più di 100 composti correlati alla tubercidina per identificare la trifluorometil-tubercidina (TFMT) come un agente antivirale efficace che prende di mira MTr1 senza apparente tossicità in vitro.