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La risposta nei geni: come impatta il coronavirus sul DNA umano

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Illustrazione per 'La risposta nei geni: come impatta il coronavirus sul DNA umano' - Sputnik Italia, 1920, 29.08.2021
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Alcuni scienziati in Asia orientale hanno evidenziato delle mutazioni genetiche legate al coronavirus. Ma non in questi mesi, bensì tra 20.000 e 25.000 anni fa. Si tratta di una delle conseguenze di una precedente pandemia, molto meno significativa di quella attuale.
Da allora il corpo degli abitanti di Cina, Giappone, Mongolia, Corea e Vietnam si è adattato al patogeno.

Testimonianze della memoria genetica

Negli ultimi 20 anni il mondo ha superato tre epidemie da coronavirus: SARS, MERS e COVID-19. Prima di allora vi erano altri 4 agenti patogeni della stessa categoria presenti tra la popolazione umana i quali causano soltanto un leggero raffreddore. Il più giovane di questi patogeni è HCoV-HKU1 che ha effettuato il salto di specie passando dagli animali all’uomo negli anni ’50. Il più anziano dei patogeni, invece, è HCoV-NL63 che, secondo le stime degli scienziati, avrebbe circa 820 anni.
Non sono stati rilevati patogeni precedenti a quest’ultimo e si pensa che i coronavirus umani siano comparsi in un periodo relativamente recente. O almeno così era finché alcuni biologi australiani della Queensland University of Technology e dell’Università di Adelaide, guidati dal professor Kirill Aleksandrov, insieme ai colleghi americani dell’Università dell’Arizona e dell’Università della California di San Francisco non hanno messo a punto un nuovo approccio. Invece di cercare i geni dei coronavirus, hanno deciso di studiare le tracce del loro impatto sul genoma umano.
I ricercatori hanno utilizzato i dati del progetto 1.000 Genomes, l’immenso catalogo di libero accesso sul DNA umano. Si sono concentrati sulle variazioni dei geni preposti all’espressione di quelle proteine che interagiscono con il coronavirus. Hanno analizzato nel complesso oltre 25.000 soggetti di 26 diverse aree del mondo. In 5 popolazioni dell’Asia orientale hanno rilevato segni di adattamento in 42 geni i quali codificano le proteine che interagiscono con il virus SARS-CoV-2.
Queste proteine sono state selezionate come marcatori genetici. Vengono espressi prevalentemente nei tessuti polmonari, i più vulnerabili in sede di infezione da coronavirus. Alcuni li considerano dei buoni target per i farmaci contro il COVID-19. Gli scienziati concludono che il coronavirus “antico” penetrava nelle cellule umane in maniera analoga a quanto fa il SARS-CoV-2.

Corsa agli armamenti contro il virus

Per scatenare una mutazione genetica nell’uomo, secondo gli esperti il virus deve permanenere in una popolazione per oltre 1 secolo. In questo lasso di tempo si verifica una selezione delle varianti utili dei geni che garantiscono un decorso più lieve della patologia. Si tratta di una sorta di arma che l’organismo si crea per contrastare i patogeni.
Qualsivoglia nuovo virus comincia a mutare mano a mano che il corpo ospite sviluppa un’immunità. Le sue proteine quindi mutano di forma e questo induce i geni umani a sviluppare delle mutazioni di adattamento. Queste vengono incise nel genoma soltanto dopo una decina di generazioni.
È stato calcolato che circa 4.500 proteine (circa il 20% dell’intero proteoma umano) partecipano fisicamente all’interazione con i virus che penetrano nell’organismo. Circa il 30% degli adattamenti genetici è legato a questi processi.
Gli adattamenti, per la maggior parte, sono finalizzati ad attivare determinate funzioni interne che interrompono la replicazione virale e prevengono lo sviluppo della patologia.
L’adattamento genetico al coronavirus negli abitanti dell’Asia orientale è sintomo del fatto che l’antica pandemia durò molto più a lungo rispetto a quella attuale di COVID-19.
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Il COVID ai tempi del Paleolitico

Per appurare l’esatto momento in cui si verificò quella pandemia, i ricercatori hanno impiegato i più innovativi metodi informatici per analizzare le variazioni evolutive del genoma. Mano a mano che avveniva la trasmissione generazionale del genoma, la versione adattata del gene acquisiva mutazioni casuale e poco significative. Per le mutazioni maggiori doveva passare un lasso di tempo significativo.
Nella storia evolutiva delle popolazioni oggetto di studio sono stati evidenziati alcuni picchi di accumulo di geni codificanti quelle proteine che interagiscono con il coronavirus. Il picco più forte si è osservato circa 20-25.000 anni fa. Sono stati registrati segnali di adattamento genetico in tutti e 42 i geni marcatori.
Questo è sintomo del fatto che gli avi degli attuali abitanti dell’Asia orientale vissero al tempo una forte epidemia di coronavirus e nell’arco di alcune generazioni si sono formate delle mutazioni fisiologiche e immunologiche che hanno aumentato la resistenza all’infezione e diminuito il suo impatto sulla salute. Probabilmente, secondo gli autori dello studio, questo spiega perché gli asiatici sono stati meno colpiti dalla pandemia di COVID-19.

L’allele del rischio

Le ricerche in ambito genetico consentono di stabilire non soltanto le varianti dei geni che ci proteggono dal coronavirus, ma anche quelle che sono legate al rischio di decorsi più gravi della patologia.
I biologi dell’Istituto di Antropologia evolutiva Max Planck (Germania) e del Karolinska Institutet (Svezia) si sono anch’essi avvalsi dei dati del progetto 1.000 Genomes e hanno evidenziato nel genoma umano un filamento del terzo cromosoma lungo circa 50.000 coppie di basi le variazioni nucleotidiche al cui interno aumentano sensibilmente le possibilità di sviluppare serie complicanze in caso di infezione. È stato denominato “allele del rischio”.
Gli scienziati confermano che questa regione (corrispondente allo 0,002% del genoma) è stata trasmessa all’uomo contemporaneo dai Neanderthal. Ad eccezione degli africani, che non presentano il DNA dei Neanderthal, il cosiddetto “allele del rischio” è rilevabile nell’8% degli europei e in un terzo degli abitanti dell’Asia meridionale. L’incidenza maggiore si riscontra in Bangladesh dove si arriva al 63%.
L’uomo, considerato come specie biologica, risulta sempre più forte di un virus, ma questa “corsa genetica agli armamenti” rispetto alla vita umana è troppo lunga. Ad esempio, ai geni marcatori del primo studio ci sono voluti alcuni secoli per sviluppare le mutazioni antivirali. La formazione dell’immunità di gregge a un virus per via naturale è un processo troppo lungo. L’unica altra alternativa è la vaccinazione.
di Vladislav Strekopitov
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