Il nuovo gene (ORF3d) è stato identificato nel virus SARS-CoV-2 che causa il coronavirus Covid-19, può aver contribuito alla sua biologia unica e al suo potenziale pandemico. Gli scienziati hanno detto che il virus SARS-CoV-2 ha circa 15 geni, quindi su questo conoscerne di più e su altri geni che si sovrappongono – o “geni dentro i geni” – potrebbe avere un impatto significativo sul modo in cui combattiamo il virus. La descrizione del nuovo gene è stata pubblicata il 1° ottobre 2020 nella rivista eLife.
Chase Nelson, scienziato e ricercatore dell’Academia Sinica di Taiwan, autore principale dello studio, ha detto:
«La sovrapposizione dei geni può essere una delle armi evolute nei coronavirus per replicarsi in modo efficiente, contrastare l’immunità dell’ospite o farsi trasmettere. Sapere che esistono geni che si sovrappongono e come funzionano può rivelare nuove strade per il controllo dei coronavirus, per esempio attraverso farmaci antivirali. I geni invece di discreti blocchi che trasmettono un particolare insieme di informazioni, possono essere sovrapposti e multifunzionali, con informazioni cripticamente codificate a seconda di dove si inizia a “leggerle”. Tali “geni sovrapposti“ sono difficili da individuare, ma sono comuni nei virus, dove una lettera in un genoma può contribuire a due o anche tre geni diversi. La mancanza di geni sovrapposti ci mette in pericolo di trascurare aspetti importanti della biologia virale. Il virus SARS-CoV-2 e i suoi parenti in termini di dimensione del genoma sono tra i virus a RNA più lunghi che esistono, sono quindi forse più inclini a “inganni genomici” rispetto ad altri virus a RNA».
Chase Nelson prima della pandemia coronavirus Covid-19, mentre lavorava all’American Museum of Natural History (AMNH) a New York City nel programma Gerstner Bioinformatica e Biologia Computazionale, ha sviluppato un programma per computer che analizza i genomi alla ricerca di modelli di cambiamento genetico che sono unici per i geni che si sovrappongono. Ha lavorato con colleghi della Technical University di Monaco di Baviera, l’Università della California, Berkeley, e l’Università del Wisconsin-Madison, per applicare questo software e altri metodi ai nuovi dati di sequenza disponibili per il virus SARS-CoV-2.
Il programma Gerstner generosamente finanziato dalla Gerstner Family Foundation incoraggia e supporta la ricerca rivoluzionaria in biologia, con particolare attenzione alla genomica, inclusi argomenti come microbi, mammiferi, invertebrati, vita marina e biologia computazionale.
Il team di ricerca solo per caso ha identificato ORF3d, un nuovo gene sovrapposto in SARS-CoV-2, ha il potenziale per codificare una proteina che è più lunga del previsto. Hanno scoperto che questo gene è presente anche in un coronavirus di pangolino (l’animale più trafficato illegalmente al mondo, ogni cinque minuti un pangolino è catturato e avviato verso il mercato nero a causa delle sue preziose squame di cheratina), scoperto in precedenza, forse riflettendo la perdita o il guadagno ripetuto di questo gene durante l’evoluzione del virus SARS-CoV-2 e dei virus correlati. Inoltre, ORF3d è stato identificato in modo indipendente, ha dimostrato di suscitare una forte risposta anticorpale nei pazienti coronavirus Covid-19, dimostrando che la proteina del nuovo gene è prodotta durante l’infezione umana.
Chase Nelson ha detto:
«Non sappiamo ancora la sua funzione o se c’è un significato clinico, prevediamo che è relativamente improbabile che questo gene venga rilevato da una risposta dei linfociti T, in contrasto con la risposta anticorpale. E forse questo ha qualcosa a che fare con il modo in cui il gene è stato in grado di sorgere. I geni a prima vista possono sembrare un linguaggio scritto in quanto sono fatti di stringhe di lettere (nei virus a RNA, i nucleotidi A, U, G e C) che trasmettono informazioni, ma mentre le unità del linguaggio (parole) sono discrete e non si sovrappongono, i geni possono essere sovrapposti e multifunzionali, con le informazioni codificate in modo criptico a seconda di dove si inizia a “leggere”. I geni sovrapposti sono difficili da individuare e la maggior parte dei programmi per computer scientifici non sono progettati per trovarli. Tuttavia, sono comuni nei virus, ciò è in parte dovuto al fatto che i virus a RNA hanno un alto tasso di mutazione, quindi tendono a mantenere basso il numero di geni per prevenire un gran numero di mutazioni. I virus di conseguenza hanno sviluppato una sorta di sistema di compressione dei dati in cui una lettera nel suo genoma può contribuire a due o anche tre geni diversi».
