Anche le mutazioni sinonime svolgono un ruolo nell’evoluzione del virus SARS-CoV-2. E possono incidere sulla sua adattabilità al genoma umano. La scoperta arriva da una ricerca nata dalla collaborazione tra il Dipartimento di Medicina e Chirurgia, con il professor Rocco Piazza ed il dottor Daniele Ramazzotti, e il Dipartimento di Informatica, Sistemistica e comunicazione, con il professor Marco Antoniotti e i dottori Alex Graudenzi, Fabrizio Angaroni e Davide Maspero, dell’Università di Milano-Bicocca e diffusa in un articolo pubblicato dalla rivista scientifica “Virus Evolution”: “Large-scale analysis of SARS-CoV-2 synonymous mutations reveals the adaptation to the human codon usage during the virus evolution” (DOI: https://doi.org/10.1093/ve/veac026). A spiegarci nei dettagli la ricerca è Daniele Ramazzotti, ricercatore di Informatica del nostro ateneo.
Daniele Ramazzotti, che cosa sono le mutazioni del SARS-CoV-2?
SARS-CoV-2 è un virus a RNA (Acido RiboNucleico) appartenente alla famiglia dei coronavirus. Il suo genoma contiene le informazioni necessarie alla sintesi di una serie di proteine che gli permettono di legarsi alla membrana delle cellule dell’organismo bersaglio e di trasferire il genoma virale al loro interno durante un’infezione. Tale genoma è costituito da una sequenza di basi azotate che racchiudono l’informazione necessaria per rigenerare l’intero virus, sfruttando i macchinari molecolari della cellula infettata. Ogni volta che una persona è colpita dal Covid-19, viene contagiata da un numero elevato di particelle virali che possono presentare piccole differenze – le mutazioni – nella propria sequenza genomica e che, talvolta, possono influenzare la capacità del virus SARS-CoV-2 di adattarsi, replicarsi e diffondersi. In questo contesto, possono determinarsi delle varianti del virus, cioè sequenze che presentano una serie di mutazioni che le rendono geneticamente distinte dal ceppo principale.
Su quale tipo di mutazioni avete concentrato la vostra ricerca?
La maggior parte degli studi focalizzati sull’analisi delle mutazioni del SARS-CoV-2 eseguiti finora si è concentrata su mutazioni che provocano un cambiamento nella sequenza della proteina bersaglio del virus, essendo quindi potenzialmente in grado di impattarne il funzionamento. Sono quelle che generano le varianti, come Delta o Omicron. Tuttavia, circa un terzo delle mutazioni osservate nelle sequenze virali si definiscono sinonime, cioè non in grado di modificare la sequenza proteica associata. Queste mutazioni vengono solitamente escluse dalle analisi, poiché considerate funzionalmente non rilevanti. Tuttavia, anche le mutazioni sinonime possono avere un impatto sulla sequenza proteica bersaglio del virus, nello specifico modificando la molecola di aminoacil-tRNA umano responsabile della traduzione dell’amminoacido corrispondente nel virus. Per esempio, una mutazione sinonima che provoca il passaggio ad un amminoacil-tRNA più abbondante può essere associata ad un aumento dell’efficienza complessiva di traduzione delle proteine.
Quindi cosa avete scoperto?
La ricerca svolta all’Università degli Studi di Milano-Bicocca in collaborazione tra il Dipartimento di Medicina e Chirurgia e il Dipartimento di Informatica, Sistemistica e Comunicazione, si è basata sull’analisi dei dati di sequenziamento generati da circa 400mila campioni di SARS-CoV-2 ed ha evidenziato come alcune mutazioni sinonime, che tendono ad adattare la sequenza proteica del virus all’aminoacil-tRNA umano, abbiano maggiore possibilità di fissarsi nel genoma virale nel tempo. Quindi anche le mutazioni sinonime, come le mutazioni che generano le varianti, sono in grado di svolgere un ruolo funzionale e di rendere il virus più veloce a replicarsi nell’uomo. Il genoma del virus è come un documento che si fotocopia utilizzando una cellula umana come macchina fotocopiatrice: più il virus si dimostra affine alla cellula, più riesce ad aumentare la sua efficacia di replicazione.
La conseguenza di questa scoperta?
Il nostro studio suggerisce come le mutazioni sinonime, generalmente trascurate dalle analisi convenzionali dei genomi virali, possano svolgere un ruolo rilevante nell’evoluzione di SARS-CoV-2. Saranno necessari ulteriori studi per analizzare a fondo l’impatto complessivo e la rilevanza clinica di questi risultati.
