Коронавирусът със синдром на остра диария при свинете насърчава репликацията чрез задействане на автофагия

Коронавирусът със синдром на остра диария при свинете насърчава репликацията чрез задействане на автофагия

Скорошен iScience Проучване установява, че коронавирусът на синдрома на острата диария при свинете (SADS-CoV) насърчава аутофагията, за да поддържа репликацията си в клетките гостоприемници. По-конкретно, вирусът понижава AKT/мишената на бозайниците на сигналния път на рапамицин (mTOR), за да предизвика автофагия.

проучване: Коронавирусът със синдром на остра диария по свинете индуцира аутофагия, за да насърчи репликацията му чрез пътя Akt/mTOR.Източник на изображението: Kateryna Kon / Shutterstock.com

фон

SADS-CoV е обвит, едноверижен, положителен вирус на рибонуклеинова киселина (РНК вирус), който принадлежи към семейство Coronaviridae. Други силно патогенни членове на същото вирусно семейство включват коронавирус на тежък остър респираторен синдром (SARS-CoV), коронавирус на респираторен синдром в Близкия изток (MERS-CoV) и по-скоро SARS-CoV-2.

SADS-CoV е зоонотичен коронавирус, произхождащ от прилепи, който беше открит наскоро през 2017 г. Вирусът е потенциално преносим между видовете и може да зарази редица клетки, получени от прасета, плъхове, маймуни и хора. Това подчертава необходимостта от разбиране на взаимодействията гостоприемник-патоген, за да се идентифицират потенциални антивирусни терапевтици.

Автофагията е важен защитен механизъм на гостоприемника срещу нахлуващи вируси. Този процес помага за унищожаване и елиминиране на вирусни компоненти чрез лизозомния път на разграждане. Въпреки това е установено, че някои вируси, като вируса Zika, човешкия папиломен вирус (HPV) и вируса на херпес симплекс тип 2, блокират автофагията на гостоприемника, за да насърчат репликацията и оцеляването.

В настоящото проучване учените изследват връзката между инфекцията със SADS-CoV и регулирането на автофагията.

Въздействие на инфекцията със SADS-CoV върху автофагията

Клетки, получени от маймуни и свине, бяха заразени със SADS-CoV-2 и подложени на анализ на автофагия в различни времеви точки. Модулирането на аутофагията беше оценено чрез оценка на експресията на жизненоважен автофагозомен маркер LC3-II.

Установено е, че инфекцията със SADS-CoV индуцира експресия на LC3-II във всички времеви точки, тествани след инфекцията. Най-високата експресия се наблюдава след 24 и 36 часа, в зависимост от типа клетка. Освен това микроскопският анализ потвърди натрупването на автофагозоми в отговор на инфекция със SADS-CoV.

За да се определи дали вирус с некомпетентност към репликация може да предизвика автофагия, SADS-CoV първо беше инактивиран от ултравиолетово (UV) лъчение и след това използван за заразяване на клетките. Този експеримент разкри, че SADS-CoV трябва да поддържа своята репликация в клетките гостоприемници, за да стимулира процеса на автофагия.

Влиянието на аутофагията върху репликацията на SADS-CoV беше оценено с помощта на рапамицин и 3-метиламин, съответно установен индуктор и инхибитор на аутофагията. Докато беше установено, че рапамицин индуцира както аутофагия, така и репликация на вируса в клетките гостоприемници, се наблюдава противоположен ефект в клетки, третирани с 3-метиладемин.

Тези резултати предполагат, че SADS-CoV индуцира аутофагия, за да улесни репликацията си в клетките гостоприемници по време на инфекция.

Механизъм на автофагия, предизвикана от SADS-CoV

Автофагията се характеризира с образуването на автофагозоми и последващото сливане на автофагозоми с лизозоми за разграждане на вирусни компоненти. Докато някои вируси предизвикват сливане на автофагозоми с ендозоми, за да оцелеят, други предотвратяват сливането между автофагозоми и лизозоми и впоследствие инхибират автофагичния поток.

Серия от експерименти за определяне на механичните детайли на индуцираната от SADS-CoV аутофагия разкрива, че вирусът индуцира пълен автофагичен поток, за да насърчи своята репликация. Установено е, че инхибирането на сливането на автофагозома-лизозома нарушава репликацията на вируса.

Допълнителен анализ разкри, че SADS-CoV индуцира аутофагия чрез ATG5-зависимия път. ATG5 е протеин, необходим за образуването на автофагозоми. На молекулярно ниво SADS-CoV инхибира AKT/mTOR сигналния път, за да насърчи автофагията и да поддържа репликацията.

Сигналният път на mTOR играе решаваща роля в началото на автофагията. AKT е серин/треонин киназа, която функционира като сигнален компонент нагоре по веригата на mTOR сигналния път за регулиране на автофагията.

Въздействие на инхибирането на аутофагията върху репликацията на SADS-CoV

Беше извършен протеомен анализ на клетки, заразени със SADS-CoV, за да се идентифицират потенциални антивирусни цели. Това доведе до идентифицирането на осем диференциално експресирани протеини, свързани с PI3K/AKT сигналния път. От тези протеини само интегрин α3 (ITGA3) показа антивирусни ефекти срещу репликацията на SADS-CoV.

ITGA3 е адхезивен протеин на клетъчната мембрана, тясно свързан с автофагията. Свръхекспресията на ITGA3 в клетки, инфектирани със SADS-CoV, доведе до понижаване на регулацията на аутофагията и вирусната репликация и повишаване на регулацията на AKT и mTOR активностите. Обратно, противоположни събития се наблюдават след потискане на ITGA3 в заразената с вирус клетка.

Тези резултати предполагат, че ITGA3 предотвратява репликацията на SADS-CoV чрез инхибиране на автофагията чрез пътя AKT/mTOR.

Значение на изследването

Настоящото проучване описва нов механизъм на SADS-CV-индуцирана аутофагия, която е необходима за репликация на вируса и оцеляване в клетките гостоприемници. Освен това, проучването идентифицира ITGA3 като потенциална антивирусна молекула, която може да предотврати репликацията на вируса чрез инхибиране на автофагията.

Справка:

• Zeng, S., Zhao, Y., Peng, O., et al. (2022). Das Coronavirus mit akutem Schweinedurchfall-Syndrom induziert Autophagie, um seine Replikation über den Akt/mTOR-Weg zu fördern. iScience. doi: 10.1016/j.isci.2022.105394. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004222016662