Porcint akut diarrésyndrom coronavirus fremmer replikation ved at udløse autofagi

Porcint akut diarrésyndrom coronavirus fremmer replikation ved at udløse autofagi

En nylig iScience Undersøgelse viser, at porcint akut diarrésyndrom coronavirus (SADS-CoV) fremmer autofagi for at opretholde dets replikation i værtsceller. Mere specifikt nedregulerer virussen AKT/pattedyrmålet for rapamycin (mTOR) signalvejen for at udløse autofagi.

Studere: Akut porcin diarré syndrom coronavirus inducerer autofagi for at fremme dets replikation via Akt/mTOR-vejen.Billedkilde: Kateryna Kon / Shutterstock.com

baggrund

SADS-CoV er et indkapslet, enkeltstrenget, positiv-sense ribonukleinsyrevirus (RNA-virus), der tilhører Coronaviridae-familien. Andre højpatogene medlemmer af samme virusfamilie omfatter alvorligt akut respiratorisk syndrom coronavirus (SARS-CoV), Mellemøsten respiratorisk syndrom coronavirus (MERS-CoV) og for nylig SARS-CoV-2.

SADS-CoV er en zoonotisk coronavirus med oprindelse i flagermus, som for nylig blev opdaget i 2017. Virusset er potentielt overførbart på tværs af arter og kan inficere en række celler, der stammer fra grise, rotter, aber og mennesker. Dette fremhæver behovet for at forstå vært-patogen-interaktioner for at identificere potentielle antivirale terapeutika.

Autofagi er en vigtig værtsforsvarsmekanisme mod invaderende vira. Denne proces hjælper med at ødelægge og eliminere virale komponenter via den lysosomale nedbrydningsvej. Nogle vira, såsom Zika-virus, humant papillomavirus (HPV) og herpes simplex-virus type 2, har dog vist sig at blokere værtsautofagi for at fremme replikation og overlevelse.

I den aktuelle undersøgelse undersøger forskere sammenhængen mellem SADS-CoV-infektion og autofagiregulering.

Indvirkning af SADS-CoV-infektion på autofagi

Abe- og griseafledte celler blev inficeret med SADS-CoV-2 og underkastet autofagianalyse på forskellige tidspunkter. Modulation af autofagi blev vurderet ved at estimere ekspressionen af ​​en vital autophagosommarkør LC3-II.

SADS-CoV-infektion viste sig at inducere ekspression af LC3-II på alle tidspunkter testet efter infektion. Den højeste ekspression blev observeret efter 24 og 36 timer, afhængigt af celletypen. Desuden bekræftede mikroskopisk analyse akkumuleringen af ​​autofagosomer som reaktion på SADS-CoV-infektion.

For at afgøre, om en replikationsinkompetent virus kan udløse autofagi, blev SADS-CoV først inaktiveret af ultraviolet (UV) stråling og derefter brugt til at inficere celler. Dette eksperiment afslørede, at SADS-CoV skal opretholde sin replikation i værtsceller for at stimulere autofagi-processen.

Indflydelsen af ​​autofagi på SADS-CoV-replikation blev vurderet ved hjælp af rapamycin og 3-methylamin, henholdsvis en etableret inducer og inhibitor af autofagi. Mens rapamycin viste sig at inducere både autofagi og virusreplikation i værtsceller, blev en modsat effekt observeret i celler behandlet med 3-methylademin.

Disse resultater tyder på, at SADS-CoV inducerer autofagi for at lette dens replikation i værtsceller under infektion.

Mekanisme af SADS-CoV-induceret autofagi

Autofagi er karakteriseret ved dannelsen af ​​autofagosomer og den efterfølgende fusion af autofagosomer med lysosomer for at nedbryde virale komponenter. Mens nogle vira inducerer fusion af autofagosomer med endosomer for at overleve, forhindrer andre fusion mellem autofagosomer og lysosomer og hæmmer efterfølgende autofagisk flux.

En række eksperimenter for at bestemme de mekanistiske detaljer om SADS-CoV-induceret autofagi afslørede, at virussen inducerer fuldstændig autofagisk flux for at fremme dens replikation. Hæmning af autophagosom-lysosom-fusion viste sig at forstyrre virusreplikation.

Yderligere analyse afslørede, at SADS-CoV inducerer autofagi via den ATG5-afhængige vej. ATG5 er et protein, der kræves til dannelsen af ​​autophagosomer. På molekylært niveau hæmmede SADS-CoV AKT/mTOR-signalvejen for at fremme autofagi og opretholde replikation.

mTOR-signalvejen spiller en afgørende rolle i initieringen af ​​autofagi. AKT er en serin/threoninkinase, der fungerer som en opstrøms signalkomponent af mTOR-signalvejen til at regulere autofagi.

Indvirkning af autofagi-hæmning på SADS-CoV-replikation

Proteomisk analyse af SADS-CoV-inficerede celler blev udført for at identificere potentielle antivirale mål. Dette førte til identifikation af otte differentielt udtrykte proteiner forbundet med PI3K/AKT-signalvejen. Af disse proteiner viste kun integrin α3 (ITGA3) antivirale virkninger mod SADS-CoV-replikation.

ITGA3 er et cellemembranadhæsionsprotein tæt relateret til autofagi. Overekspression af ITGA3 i SADS-CoV-inficerede celler resulterede i nedregulering af autofagi og viral replikation og opregulering af AKT- og mTOR-aktiviteter. I modsætning hertil blev modsatte hændelser observeret efter suppression af ITGA3 i den virusinficerede celle.

Disse resultater tyder på, at ITGA3 forhindrer SADS-CoV-replikation ved at hæmme autofagi via AKT/mTOR-vejen.

Studiens betydning

Den aktuelle undersøgelse beskriver en ny mekanisme for SADS-CV-induceret autofagi, der er nødvendig for virusreplikation og overlevelse i værtsceller. Derudover identificerer undersøgelsen ITGA3 som et potentielt antiviralt molekyle, der kan forhindre virusreplikation ved at hæmme autofagi.

Reference:

• 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