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Oct 19, 2023

L’interruzione farmacologica dell’attività del complesso mSWI/SNF limita la SARS

Nature Genetics volume 55,

Nature Genetics volume 55, pagine 471–483 (2023) Citare questo articolo

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L’identificazione dei determinanti dell’ospite dell’infezione da coronavirus informa i meccanismi della patogenesi virale e può fornire nuovi bersagli farmacologici. Qui dimostriamo che i complessi di rimodellamento della cromatina SWItch/saccarosio non fermentabile (mSWI/SNF), in particolare i complessi canonici del fattore associato a BRG1/BRM (cBAF), promuovono l'infezione da sindrome respiratoria acuta grave da coronavirus 2 (SARS-CoV-2) e rappresentano bersagli terapeutici diretti dall’ospite. L'attività catalitica di SMARCA4 è necessaria per l'accessibilità della cromatina guidata da mSWI/SNF nel locus ACE2, per l'espressione di ACE2 e per la suscettibilità al virus. I fattori di trascrizione HNF1A/B interagiscono e reclutano complessi mSWI/SNF in potenziatori ACE2, che contengono un'elevata densità di motivi HNF1A. In particolare, gli inibitori o i degradatori dell’ATPasi mSWI/SNF a piccole molecole abrogano l’espressione dell’enzima di conversione dell’angiotensina 2 (ACE2) e conferiscono resistenza alle varianti SARS-CoV-2 e a un virus resistente al remdesivir in tre linee cellulari e tre tipi di cellule umane primarie, tra cui cellule epiteliali delle vie aeree, fino a 5 logaritmi. Questi dati evidenziano il ruolo delle attività complesse mSWI/SNF nel conferire la suscettibilità alla SARS-CoV-2 e identificano una potenziale classe di antivirali ad ampia azione per combattere i coronavirus emergenti e le varianti resistenti ai farmaci.

Sebbene i vaccini contro la malattia da coronavirus 2019 siano efficaci, i tassi di vaccinazione inadeguati, le infezioni rivoluzionarie e l’evoluzione virale evidenziano la necessità di nuove strategie antivirali contro i coronavirus attuali ed emergenti1. Una migliore comprensione delle interazioni virus-ospite a livello cellulare e molecolare è fondamentale per lo sviluppo di approcci sia profilattici che terapeutici2. Gli antivirali ad azione diretta attualmente autorizzati prendono di mira la polimerasi virale (remdesivir e molnupiravir) e la proteasi virale (paxlovid). Tuttavia, la resistenza virale, le interazioni farmaco-farmaco e l’efficacia variabile evidenziano la necessità di nuove classi di farmaci con un’ampia attività3,4,5,6,7. Le terapie dirette all’ospite forniscono un approccio particolarmente promettente data la barriera potenzialmente più elevata alla resistenza ai farmaci, una maggiore ampiezza di attività tra varianti e specie di coronavirus e la probabilità di sinergia con farmaci antivirali ad azione diretta8,9,10.

L’ingresso del coronavirus è mediato dall’interazione della glicoproteina virale (S) con un recettore cellulare. Tre dei sette coronavirus umani, inclusi i beta-coronavirus (sarbecovirus) SARS-CoV-1 e SARS-CoV-2 correlati alla sindrome respiratoria acuta grave (SARS), nonché il coronavirus del raffreddore comune HCoV-NL63, utilizzano la conversione dell'angiotensina enzima 2 (ACE2) come recettore, mentre il coronavirus della sindrome respiratoria del Medio Oriente (MERS-CoV) utilizza la dipeptidil peptidasi-4 (DPP4)11,12,13,14. La glicoproteina S richiede un processo proteolitico prima dell'ingresso, che può essere mediato da diverse proteasi tra cui la proteasi transmembrana serina 2 (TMPRSS2) e la proteasi endosomiale catepsina L15,16,17,18. All'ingresso del virus, l'RNA virale viene rilasciato nel citoplasma dove viene tradotto e stabilisce complessi di replicazione e trascrizione virale prima di assemblarsi e germogliare19,20,21.

Recentemente abbiamo eseguito uno screening basato su CRISPR-Cas9 sull'intero genoma per identificare i geni ospiti essenziali per l'infezione da coronavirus altamente patogeno nelle cellule Vero E6 della scimmia verde africana22. Molti dei principali geni provirali per le subunità codificate da SARS-CoV-2 del complesso SWItch/Saccarosio Non Fermentabile (mSWI/SNF) dei mammiferi: SMARCA4, ARID1A, DPF2, SMARCE1, SMARCB1 e SMARCC1 (rif. 22). Questi geni delle subunità sono stati identificati anche in altri screening CRISPR eseguiti su diverse linee cellulari umane23,24,25. I complessi mSWI/SNF o BRG1/BRM-associated factor (BAF) sono complessi di rimodellamento della cromatina ATP-dipendenti che modulano l'architettura genomica e l'espressione genica26,27,28. I complessi mSWI/SNF sono altamente conservati negli eucarioti e formano tre sottocomplessi, ciascuno con composizione di subunità distinte, proprietà di localizzazione genomica, interazioni e funzioni di legame dei nucleosomi: BAF canonico (cBAF o BAF), BAF polibromo-associato (PBAF) e BAF non canonico (ncBAF ) complessi29,30,31. Tutti i complessi mSWI/SNF contengono una subunità ATPasi, SMARCA4 o SMARCA2 (nota anche come BRG1 e BRM, rispettivamente) e una serie di subunità condivise e specifiche del complesso29,32. Il sottocomplesso cBAF (o BAF) è il complesso mSWI/SNF più stechiometricamente abbondante nelle cellule di mammifero, localizzandosi principalmente su elementi potenziatori cis-regolatori sul genoma33,34,35,36,37,38. Come famiglia, i complessi mSWI/SNF rappresentano l'entità regolatrice della cromatina più frequentemente mutata nel cancro umano, con >20% dei tumori umani che portano mutazioni, inclusi diversi tumori rari in cui le mutazioni guidano uniformemente26,27,36,39,40. Inoltre, i geni mSWI/SNF sono frequentemente perturbati nei disturbi dello sviluppo neurologico35,41. È importante sottolineare che recentemente sono stati sviluppati inibitori e degradatori di piccole molecole ben tollerati e biodisponibili per via orale mirati ai complessi della famiglia mSWI/SNF e sono attualmente in studi clinici di fase I sull'uomo in una gamma di indicazioni incentrate sull'oncologia (NCT04879017, NCT04891757). Tuttavia, il meccanismo mediante il quale i complessi mSWI/SNF mediano l’infezione da SARS-CoV-2 è sconosciuto.