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Il virus con il DNA del veleno della vedova nera. Speranze per la cura di dengue e zika

Scoperto un fago che può “pungere” i batteri come il terribile ragno

[13 Ottobre 2016]

Sarah  Bordenstein e Seth Bordenstein, due ricercatori del Dipartimento di scienze biologiche della  Vanderbilt University, hanno sequenziato il genoma di un virus che attacca il Wolbachia, un parassita batterico che infettata con successo più della metà di tutte le specie di artropodi, che comprendono gli insetti, i ragni e crostacei, hanno scoperto che il virus aveva del DNA relativo al gene della tossina della vedova nera. I Bordenstein dicono che «E’ stata una sorpresa totale perché è la prima volta che è stato scoperto che un fago – un virus che infetta i batteri – è in possesso di DNA simile a quello di un animale». I risultai della ricerca sono stati rei noti nello studio Eukaryotic association module in phage WO genomes from Wolbachia” pubblicato su Nature Communications e alla  Vanderbilt spiegano che «Normalmente i fagi, come il fago WO che hanno studiato, portano i geni specializzati che si rompono aperto e sconfiggono  le difese delle cellule batteriche procariote che sono il loro bersaglio». Ma i Bordenstein  sottolineano che «In questo caso, la porzione di DNA legato al gene della tossina del ragno vedova nera è intatta e diffusa nel fago. Vi sono anche prove che il fago produce  tossine insetticide, ma non siamo ancora certi come queste vengono utilizzate e gestite».

Gli scienziati hanno anche scoperto che il fago WO condivide un certo numero di altri segmenti di DNA con genomi di animali, compresa una sequenza che le cellule eucariotiche che si trovano negli animali utilizzano  per rilevare gli agenti patogeni, che si occupano  anche di innescare la morte cellulare. Inoltre, hanno scoperto anche diversi geni che le cellule utilizzano per eludere le risposte immunitarie. Bordenstein. Spiega che «Queste sequenze sono più tipiche di virus eucariotici, non dei fagi» e ipotizzato che «la ragione  per cui il WO è eccezionale in questo senso è dovuta alla life history del suo obiettivo. Una volta che la Wolbachia infetta un artropode ospite, si avvolge in uno strato della membrana degli artropodi. Come risultato, il fago deve aprirsi la strada attraverso queste membrane eucariotiche per entrare o fuggire. Sospettiamo che realizzi dei pori nelle membrane delle cellule degli artropodi che circondano Wolbachia , consentendo in tal modo al fago di superare si le membrane batteriche e che quelle degli artropodi che la circondano. Il che può spiegare come utilizza alcune di queste proteine».

Il sequenziamento del DNA e il lavoro di bioinformatica hanno anche permesso ai Bordensteins di  identificare le sequenze genetiche che il fago WO usa  per inserire il suo genoma  nel cromosoma del Wolbachia e i ricercatori son convinti che «Queste informazioni possono fornire un kit di strumenti di base che può essere utilizzato per modificare geneticamente il batterio. Questa capacità potrebbe essere utilizzato per migliorare i lavori in corso che utilizzano Wolbachia per combattere la febbre dengue e il virus Zika. Si è scoperto che Wolbachia impedisce a questi virus di riprodursi nelle zanzare Aedes aegypti che li diffondono. Infettare e diffondere le zanzare con Wolbachia è stato con successo testato sul campo in Australia, Brasile, Colombia, Indonesia e Vietnam».

Secondo Seth Bordenstein, «L’uso del parassita batterico ha due potenziali vantaggi rispetto ad altri approcci: Non si basa sui prodotti chimici tossici e, una volta introdotto, i batteri si diffondono rapidamente attraverso la popolazione di zanzare e si autosostengono. La capacità di modificare geneticamente Wolbachia potrebbe portare ad inserire geni che portano i batteri per produrre tratti che aumentano l’efficacia dell’utilizzo di Wolbachia contro la dengue e il virus Zika. Potrebbe anche essere utilizzata per combattere altri parassiti agricoli».

Bordenstein iniziato a studiare le WO 15 anni fa perché era curioso di sapere come un virus sopravvive e prospera in un batterio simbionte come Wolbachia che ha un genoma piccolo e ricorda che «Allora, alcuni dei miei colleghi mi chiesero perché stavo studiando un soggetto così oscuro».

Diversi anni fa, Bordenstein ed i suoi colleghi ritenevano di aver risposto alle grandi questioni scientifiche che coinvolgono il fago, ma hanno deciso di sequenziarne il genoma per completezza. Non avevano idea che la loro ricerca, finanziata dal National institute of health e dalla National science foundation, avrebbe prodotto informazioni che «forniscono nuove intuizioni per la virologia e che potrebbero aiutare a ridurre o eradicare una serie di malattie che affliggono gli esseri umani millenni».