Koronavirus syndromu akutního průjmu prasat podporuje replikaci spuštěním autofagie

Koronavirus syndromu akutního průjmu prasat podporuje replikaci spuštěním autofagie

Nedávný iScience Studie zjistila, že koronavirus syndromu akutního průjmu prasat (SADS-CoV) podporuje autofagii, aby byla zachována její replikace v hostitelských buňkách. Přesněji řečeno, virus downreguluje signální dráhu AKT/savčí cíl rapamycinu (mTOR), aby spustil autofagii.

Studie: Koronavirus syndromu akutního průjmu prasat indukuje autofagii, aby podpořil svou replikaci cestou Akt/mTOR.Zdroj obrázků: Kateryna Kon / Shutterstock.com

pozadí

SADS-CoV je obalený jednovláknový virus ribonukleové kyseliny s pozitivním smyslem (RNA virus), který patří do čeledi Coronaviridae. Mezi další vysoce patogenní členy stejné virové rodiny patří koronavirus těžkého akutního respiračního syndromu (SARS-CoV), koronavirus blízkovýchodního respiračního syndromu (MERS-CoV) a nověji SARS-CoV-2.

SADS-CoV je zoonotický koronavirus pocházející z netopýrů, který byl nedávno objeven v roce 2017. Virus je potenciálně přenosný mezi druhy a může infikovat řadu buněk pocházejících z prasat, krys, opic a lidí. To zdůrazňuje potřebu porozumět interakcím hostitel-patogen pro identifikaci potenciálních antivirových léčiv.

Autofagie je důležitý obranný mechanismus hostitele proti invazním virům. Tento proces pomáhá ničit a eliminovat virové složky cestou lysozomální degradace. Bylo však zjištěno, že některé viry, jako je virus Zika, lidský papilomavirus (HPV) a virus herpes simplex typu 2, blokují autofagii hostitele, aby podpořily replikaci a přežití.

V současné studii vědci zkoumají souvislost mezi infekcí SADS-CoV a regulací autofagie.

Vliv infekce SADS-CoV na autofagii

Opičí a prasečí buňky byly infikovány SADS-CoV-2 a podrobeny autofagické analýze v různých časových bodech. Modulace autofagie byla hodnocena odhadem exprese vitálního autofagozomového markeru LC3-II.

Bylo zjištěno, že infekce SADS-CoV indukuje expresi LC3-II ve všech časových bodech testovaných po infekci. Nejvyšší exprese byla pozorována po 24 a 36 hodinách, v závislosti na typu buňky. Mikroskopická analýza navíc potvrdila akumulaci autofagozomů v reakci na infekci SADS-CoV.

Aby se zjistilo, zda replikačně nekompetentní virus může spustit autofagii, SADS-CoV byl nejprve inaktivován ultrafialovým (UV) zářením a poté použit k infekci buněk. Tento experiment odhalil, že SADS-CoV potřebuje zachovat svou replikaci v hostitelských buňkách, aby stimuloval proces autofagie.

Vliv autofagie na replikaci SADS-CoV byl hodnocen pomocí rapamycinu a 3-methylaminu, zavedeného induktoru a inhibitoru autofagie. Zatímco bylo zjištěno, že rapamycin indukuje jak autofagii, tak replikaci viru v hostitelských buňkách, opačný účinek byl pozorován u buněk ošetřených 3-methylademinem.

Tyto výsledky naznačují, že SADS-CoV indukuje autofagii, aby se usnadnila jeho replikace v hostitelských buňkách během infekce.

Mechanismus autofagie vyvolané SADS-CoV

Autofagie je charakterizována tvorbou autofagozomů a následnou fúzí autofagozomů s lysozomy za účelem degradace virových složek. Zatímco některé viry indukují fúzi autofagozomů s endozomy, aby přežily, jiné brání fúzi mezi autofagozomy a lysozomy a následně inhibují autofagický tok.

Série experimentů k určení mechanistických detailů autofagie indukované SADS-CoV odhalila, že virus indukuje úplný autofagický tok, aby podpořil jeho replikaci. Bylo zjištěno, že inhibice fúze autofagozom-lysozom narušuje replikaci viru.

Další analýza odhalila, že SADS-CoV indukuje autofagii prostřednictvím dráhy závislé na ATG5. ATG5 je protein potřebný pro tvorbu autofagozomů. Na molekulární úrovni SADS-CoV inhiboval signální dráhu AKT/mTOR, aby podpořil autofagii a zachoval replikaci.

Signální dráha mTOR hraje zásadní roli v iniciaci autofagie. AKT je serin/threonin kináza, která funguje jako upstream signální složka signální dráhy mTOR k regulaci autofagie.

Vliv inhibice autofagie na replikaci SADS-CoV

Byla provedena proteomická analýza buněk infikovaných SADS-CoV za účelem identifikace potenciálních antivirových cílů. To vedlo k identifikaci osmi odlišně exprimovaných proteinů spojených se signální dráhou PI3K/AKT. Z těchto proteinů pouze integrin α3 (ITGA3) vykazoval antivirové účinky proti replikaci SADS-CoV.

ITGA3 je buněčný membránový adhezní protein úzce související s autofagií. Nadměrná exprese ITGA3 v buňkách infikovaných SADS-CoV vedla k downregulaci autofagie a virové replikace a upregulaci aktivit AKT a mTOR. Na rozdíl od toho byly pozorovány opačné události po supresi ITGA3 v buňce infikované virem.

Tyto výsledky naznačují, že ITGA3 zabraňuje replikaci SADS-CoV inhibicí autofagie prostřednictvím dráhy AKT/mTOR.

Význam studie

Současná studie popisuje nový mechanismus autofagie indukované SADS-CV, která je nezbytná pro replikaci viru a přežití v hostitelských buňkách. Kromě toho studie identifikuje ITGA3 jako potenciální antivirovou molekulu, která může zabránit replikaci viru inhibicí autofagie.

Odkaz:

• 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