Un recente studio pubblicato su Nature Communications condotto da Andrea Maria Chiariello e Mario Nicodemi presenta una ricostruzione 3D del genoma di una cellula infettata da SARS-CoV-2 evidenziando come il virus influenzi i meccanismi di organizzazione spaziale dei cromosomi
Studio pubblicato su Nature Communications
Il virus SARS-CoV-2, responsabile della pandemia di Covid-19, può modificare la struttura tridimensionale del genoma della cellula ospite. Un recente studio pubblicato su Nature Communications, condotto da Andrea Maria Chiariello e Mario Nicodemi del Dipartimento di Fisica ‘Ettore Pancini’ dell’Università Federico II, presenta la prima ricostruzione 3D del genoma di una cellula infettata da SARS-CoV-2, mostrando come il virus influenzi i meccanismi di organizzazione spaziale dei cromosomi.
Il modo in cui i cromosomi si ripiegano nel nucleo delle cellule è cruciale per la regolazione genica e l’attività cellulare. Esistono strutture organizzative complesse su diverse scale di lunghezza che creano una vera e propria geografia dei cromosomi. L’infezione da parte del virus SARS-CoV-2 può alterare questa geografia, influenzando significativamente la regolazione dei geni responsabili della risposta cellulare all’infezione.
Il risultato ottenuto da Chiariello e Nicodemi, insieme ad Andrea Fontana, Alex Abraham, Simona Bianco, Andrea Esposito e gli altri membri del gruppo di lavoro, è frutto delle competenze uniche sviluppate durante le attività di ricerca avanzata presso il Dipartimento di Fisica dell’Università Federico II, in collaborazione con la sezione di Napoli dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).
Utilizzando avanzate teorie fisiche e simulazioni numeriche realizzate con supercomputer, è stato possibile ricostruire per la prima volta il modello tridimensionale del genoma di una cellula infettata da SARS-CoV-2. Questo modello ha permesso di comprendere come il virus modifichi i meccanismi fisici del ripiegamento del DNA nel nucleo, causando un fenomeno di mescolamento di regioni normalmente separate su scala più ampia. Su scala più ridotta, a livello genico, la struttura diventa meno specifica, destabilizzando i contatti tra regolatori e geni responsabili della risposta antivirale, riducendo così la capacità della cellula di difendersi dall’infezione. Questi cambiamenti nella struttura genomica sembrano essere specifici di SARS-CoV-2, poiché con altri virus, come quello del raffreddore comune, tali alterazioni sono molto più limitate.
Lo studio suggerisce che SARS-CoV-2 modifica i processi fisici che determinano la struttura tridimensionale dei cromosomi della cellula ospite, causando un indebolimento dei meccanismi di difesa contro il virus. Questo potrebbe spiegare, almeno in parte, la gravità dell’infezione da Covid-19.
Per approfondire
- Multiscale modelling of chromatin 4D organization in SARS-CoV-2 infected cells (https://www.nature.com/articles/s41467-024-48370-6)