1.
Studio del meccanismo d'ingresso del virus HSV-1
Il
virus HSV-1 infetta la cellula ospite utilizzando un complesso
multipartitico formato almeno da cinque glicoproteine (gC, gB, gD,
gH/gL). gC e gB mediano un primo attacco del virus alla
cellula bersaglio. L'evento fondamentale per il proseguimento
dell'infezione è il legame di gD, la glicoproteina recettoriale del
virus, con uno dei suoi recettori alternativi. Una volta che gD ha
riconosciuto il proprio recettore, va incontro a cambiamenti
conformazionali e con meccanismi ancora da chiarire recluta e/o
attiva il complesso fusogenico del virus formato da gH/ gL e gB. gB
è la glicoproteina fusogenica di HSV-1 ; il ruolo di gH/gL nella
cascata di attivazione che porta alla fusione non è ancora chiaro.
HSV-1 infetta la cellula bersaglio fondendo il proprio
envelpe sia con la membrana plasmatica della cellula stessa
sia utilizzando la membrana degli endosomi attraverso meccanismi pH
dipendenti o indipendenti. Le ricerche condotte dalla
dottoressa Tatiana Gianni hanno contribuito a chiarire alcuni punti
del meccanismo d'ingresso di HSV-1.
Gli
studi iniziali hanno dimostrato che:
-
La
glicoproteina D, nella sua regione C-terminale, presenta un dominio
che abbiamo denominato “dominio pro-fusogenico”, il quale, dopo
legame di gD con il recettore, è esposto ed innesca l'evento di
fusione (Cocchi F., 2004 PNAS). In questo dominio sono presenti i
siti di legame sia per gB sia per gH/gL (Gianni T., JBC
2009).
-
La
proteina UL20 e la glicoproteina K regolano negativamente la
fusione cellula-cellula indotta dal complesso gD, gB, gH/gL
(Avitabile E., 2004 JVI).
-
La
coda citoplasmatica della glicoproteina B presenta dei domini
d'endocitosi la cui rimozione favorisce una migliore espressione di
superficie della glicoproteina stessa con conseguente incremento
della fusione cellula-cellula indotta dal quartetto gD, gB, gH/gL
(Avitabile E. , 2004 JVI).
-
La
via d'ingresso di HSV-1 non dipende dal tipo di recettore naturale
espresso sulla cellula bersaglio, ma dalle proprietà intrinseche
della cellula bersaglio stessa: lo stesso recettore, in linee
cellulari differenti, determina meccanismi d'ingresso diversi
(Gianni T. , 2004 JVI).
-
Le
caratteristiche strutturali dei recettori sono un “determinante”
addizionale nel controllo del meccanismo d'ingresso del virus:
recettori “re-targhettati” verso specifiche vie endocitiche mediano
un ingresso del virus dipendente dal tipo di
retargheting e non dalla linea cellulare (Gianni T. ,
2004 JVI).
Successivamente
la dottoressa Tatiana Gianni si è dedicata alla caratterizzazione
di gH.
-
Nella
glicoproteina H sono state identificate una serie di regioni
funzionali importati per la fusione: due domini a
a-elica
(Gianni T., JVI 2005; Gianni T., JVI 2006) e due regioni heptad
repeats (Gianni T., JVI 2005; Gianni T. , JVI 2006)
L'attività
di ricerca della dottoressa Tatiana Gianni, negli ultimi cinque
anni, si è focalizzata sul ruolo svolto dalle integrine
nell'ingresso del virus HSV-1 e sulla capacità di queste molecole
di funzionare come sensori nella risposta immune immediata della
cellula all'infezione virale.
Le
integrine sono molecole ubiquitarie espresse sulla membrana
plasmatica delle cellule suscettibili all'infezione naturale di
HSV-1. Queste molecole sono inoltre utilizzate da altri
virus, compresi altri herpesviruses come recettori.
Gli
studi condotti hanno evidenziato che:
-
L'integrina
av
b
3 è il “determinante” cellulare per la scelta della via di ingresso
di HSV-1 nella cellula bersaglio (Gianni T, 2012 JVI; Gianni T 2010
PNAS). Questa integrina è in grado di ri-localizzare il recettore
di HSV-1 Nectina 1, e conseguentemente il virus, in domini della
membrana plasmatica denominati lipid rafts. In questo
modo l'integrina
av
b3
determina un ingresso di HSV-1 pH dipendente, con conseguente
fusione dell'envelope virale con la membrana degli
endosomi.
-
L'integrina
av
b
3 non svolge un ruolo fondamentale nell'ingresso del virus: HSV-1 è
in grado di infettare cellule naturalmente prive di
av
b
3, o silenziate per l'integrina
b3.
Successivi studi hanno evidenziato come altre due integrine,
av
b6
e
a
v
b8,
siano invece fondamentali per l'ingresso del virus nella cellula
bersaglio (Gianni T, 2013 Plos Pathogens). Le due integrine legano
ad alta affinità la glicoproteina H; il loro silenziamento, singolo
o simultaneo, rispettivamente riduce o abolisce l'ingresso del
virus all'interno della cellula bersaglio. Queste caratteristiche
definiscono le integrine
a
v
b6
e
av
b
8 come recettori per gH di HSV-1.
2.
Studio della risposta immune immediata indotta da
HSV-1
Le
ricerche condotte negli ultimi anni dalla dottoressa Tatiana Gianni
si sono inoltre focalizzate sul ruolo svolto dalle integrine, e in
particolare dall'integrina
av
b
3, nella risposta immune immediata indotta da HSV-1. E' noto che
HSV-1 è in grado di indurre una risposta immune precoce dipendente
da TLR2.
Gli
studi condotti hanno dimostrato che:
-
L'integrina
av
b
3 coopera con TLR2 nella risposta immune mediata da HSV-1 in una
serie di linee cellulari (Gianni T, 2013 JVI; Gianni T, 2012,
PNAS). Il silenziamento dell'integrina
b3,
in linee cellulari positive per il TLR2, riduce fortemente
l'attivazione di NF-
kB
indotta da HSV-1. Inoltre l'espressione di alcune citochine
(INF
a1,
INF
b1,
IL10 e IL2) è fortemente ridotta in cellule positive per il TLR2,
ma silenziate per l'integrina
b3,
dopo infezione con HSV-1.
-
La
glicoproteina gH/gL è il PAMP dell'integrina
a
v
b3:
gH/gL è responsabile della risposta immune mediata
dall'integrina
av
b3
in collaborazione con il TLR2. Una forma solubile di gH è in grado
di indurre sia una risposta NF-
kB
sia la produzione di INF
b1
in cellule positive per il TLR2 e per l'integrina
av
b3.
La risposta è dipendente dall'integrina poiché ridotta in cellule
silenziate per l'integrina
b3.
-
L'azione
concertata dell'integrina
av
b3
con TLR2 dipende dalla capacità dell'integrina di aumentare la via
di segnalazione che parte dal TLR2 (Gianni T, 2014 Plos Pathogens).
HSV-1 induce la via di segnalazione canonica di TLR2 che porta
all'attivazione di NF-
kB
(es. reclutamento di MYD88, fosforilazione di IRAK4). In cellule
silenziate per l'integrina
b3
sia il reclutamento del MYD88 sia la fosforilazione di IRAK4 sono
fortemente diminuiti.
-
La
glicoproteina H di HSV-1 lega sia l'integrina
b
3 sia il TLR2 ed è sufficiente a indurre il potenziamento del
segnale a valle di TLR2 dipendente dall'integrina
b3.