Meccanismi replicativi e di regolazione dell'espressione genica di Parvovirus B19

Il Parvovirus B19, virus patogeno umano della famiglia Parvoviridae, mostra uno specifico tropismo per i precursori eritroidi e una limitata replicazione in alcune linee cellulari megacarioblastoidi. Allo scopo di sviluppare sistemi utili allo studio delle caratteristiche biologiche del virus, diversi laboratori si sono occupati della costruzione di cloni genomici di B19 dotati di competenza funzionale e capaci di generare virus infettante. Parte del presente lavoro ha riguardato l’analisi funzionale di diversi cloni genomici di B19 e ha permesso di caratterizzare le regioni terminali del virus e di identificare requisiti essenziali per la loro funzionalità. Nel contesto intracellulare, esistono differenti livelli di restrizione in relazione alla capacità della cellula di supportare la replicazione virale, non ancora del tutto caratterizzati. Inoltre si sono accumulate evidenze circa la capacità del B19 di instaurare persistenza in numerosi tessuti. Non sono ancora note le caratteristiche funzionali del genoma virale in questo stato, è possibile che il virus persista in forma silente e meccanismi epigenetici possano regolare tale silenziamento. In questo studio è stato analizzato lo stato di metilazione del genoma di B19 e il suo possibile effetto sul ciclo replicativo virale ed è stata investigata la possibile associazione del DNA virale agli istoni cellulari nel corso di infezione in vitro. I risultati ottenuti confermano la presenza di questi meccanismi epigenetici, potendo ipotizzare che giochino un importante ruolo nella regolazione della funzionalità virale e nell’interazione B19-cellula e siano un elemento critico per l’adattamento del virus nell’ambiente in cui si trova. Inoltre l’ipotesi che anche i microRNA possano assumere un importante significato nell’interazione B19-cellula è stata proposta da diversi lavori e nel presente studio è stata valutata la produzione di queste piccole molecole durante l'infezione in vitro, ricercando microRNA (cellulari e/o virali) con omologia di sequenza per il genoma di B19 e quindi specifici per il virus.

A genome editing approach to the study of Parvovirus B19

Parvovirus B19 (B19V) is a ssDNA virus, with a 5596 nt long genome encapsidated within an icosahedral capsid with a diameter of 22 nm. Viral proteins are subdivided into structural and non-structural: the main non-structural one is the NS1, while the 2 structural proteins VP1 and VP2 assemble originating the capsid shell. B19V tropism is mainly limited to erythroid progenitor cells (EPCs), however, virus can be detected in several districts persisting in tissues possibly lifelong. The virus can induce anemia and erythroid aplasia. Therapeutic strategies are only symptomatic, so the search for antivirals is strongly active, with screenings showing the activity in vitro of different compounds like hydroxyurea, cidofovir and brincidofovir. In the first project, a functional minigenome of B19V was developed, able to express only the NS1 protein. This minigenome proved able to replicate and express the NS1 at levels comparable to unmodified clones. Furthermore, the ability of this minigenome to complement the function of NS1-deficient genomes was demonstrated, thus providing a proof-of-concept of B19V genome editing possibility and, at the same time, a useful tool to study the NS1 protein also as an antiviral target. In the second project I addressed the interplay between B19V and the cellular restriction factor APOBEC3B (A3B), a cytidine deaminase acting on ssDNA, whose footprint on B19V genome was proved by a bioinformatic sequence analysis performed by the hosting lab. To understand whether A3B still exerts activity and a potential antiviral effect on B19V, the UT7/EpoS1 cells were transduced with lentiviral vectors to silence A3B expression, then used as a model to study viral behavior. No significant role of A3B on B19V was demonstrated, in agreement with the hypothesis of viral adaptation to this cellular restriction factor; anyway, virus ability to alter A3B expression would deserve further investigations.