Sikojen akuutti ripulioireyhtymä koronavirus edistää replikaatiota laukaisemalla autofagian

Sikojen akuutti ripulioireyhtymä koronavirus edistää replikaatiota laukaisemalla autofagian

Tuoreen iScience Tutkimuksessa havaitaan, että sian akuutti ripulioireyhtymän koronavirus (SADS-CoV) edistää autofagiaa ylläpitämään replikaatiotaan isäntäsoluissa. Tarkemmin sanottuna virus säätelee rapamysiinin (mTOR) signaalireitin AKT/nisäkäskohdetta alaspäin autofagian laukaisemiseksi.

Tutkimus: Akuutti sian ripulioireyhtymä koronavirus indusoi autofagiaa edistämään sen replikaatiota Akt/mTOR-reitin kautta.Kuvan lähde: Kateryna Kon / Shutterstock.com

tausta

SADS-CoV on vaipallinen, yksijuosteinen, positiivinen ribonukleiinihappovirus (RNA-virus), joka kuuluu Coronaviridae-perheeseen. Muita saman virusperheen erittäin patogeenisiä jäseniä ovat vakava akuutti hengitystieoireyhtymä koronavirus (SARS-CoV), Lähi-idän hengitystieoireyhtymän koronavirus (MERS-CoV) ja viime aikoina SARS-CoV-2.

SADS-CoV on lepakoista peräisin oleva zoonoottinen koronavirus, joka löydettiin äskettäin vuonna 2017. Virus tarttuu potentiaalisesti lajeista toiseen ja voi infektoida useita sioista, rotista, apinoista ja ihmisistä peräisin olevia soluja. Tämä korostaa tarvetta ymmärtää isännän ja patogeenin vuorovaikutuksia mahdollisten viruslääkkeiden tunnistamiseksi.

Autofagia on tärkeä isännän puolustusmekanismi tunkeutuvia viruksia vastaan. Tämä prosessi auttaa tuhoamaan ja eliminoimaan viruskomponentteja lysosomaalisen hajoamisreitin kautta. Joidenkin virusten, kuten Zika-viruksen, ihmisen papilloomaviruksen (HPV) ja herpes simplex -viruksen tyyppi 2, on kuitenkin havaittu estävän isännän autofagiaa edistäen replikaatiota ja eloonjäämistä.

Tässä tutkimuksessa tutkijat tutkivat SADS-CoV-infektion ja autofagian säätelyn välistä yhteyttä.

SADS-CoV-infektion vaikutus autofagiaan

Apinoista ja sioista peräisin olevat solut infektoitiin SADS-CoV-2:lla ja niille tehtiin autofagia-analyysi eri ajankohtina. Autofagian modulaatio arvioitiin arvioimalla elintärkeän autofagosomimarkkerin LC3-II ekspressio.

SADS-CoV-infektion havaittiin indusoivan LC3-II:n ilmentymistä kaikissa testatuissa pisteissä infektion jälkeen. Korkein ekspressio havaittiin 24 ja 36 tunnin kuluttua solutyypistä riippuen. Lisäksi mikroskooppinen analyysi vahvisti autofagosomien kertymisen vasteena SADS-CoV-infektiolle.

Sen määrittämiseksi, voiko replikaatioon kykenemätön virus laukaista autofagian, SADS-CoV inaktivoitiin ensin ultraviolettisäteilyllä (UV) ja sitä käytettiin sitten solujen infektoimiseen. Tämä koe paljasti, että SADS-CoV:n on säilytettävä replikaationsa isäntäsoluissa stimuloidakseen autofagiaprosessia.

Autofagian vaikutus SADS-CoV-replikaatioon arvioitiin käyttämällä rapamysiiniä ja 3-metyyliamiinia, jotka ovat vakiintunut autofagian indusoija ja estäjä. Vaikka rapamysiinin havaittiin indusoivan sekä autofagiaa että viruksen replikaatiota isäntäsoluissa, päinvastainen vaikutus havaittiin soluissa, joita käsiteltiin 3-metyyliademiinilla.

Nämä tulokset viittaavat siihen, että SADS-CoV indusoi autofagiaa helpottaakseen sen replikaatiota isäntäsoluissa infektion aikana.

SADS-CoV-indusoidun autofagian mekanismi

Autofagialle on ominaista autofagosomien muodostuminen ja sitä seuraava autofagosomien fuusio lysosomien kanssa viruskomponenttien hajottamiseksi. Vaikka jotkut virukset indusoivat autofagosomien fuusion endosomien kanssa selviytyäkseen, toiset estävät autofagosomien ja lysosomien välisen fuusion ja estävät sen jälkeen autofagista virtausta.

Sarja kokeita SADS-CoV-indusoidun autofagian mekaanisten yksityiskohtien määrittämiseksi paljasti, että virus indusoi täydellisen autofagisen virtauksen edistääkseen sen replikaatiota. Autofagosomi-lysosomi-fuusion estämisen havaittiin häiritsevän viruksen replikaatiota.

Lisäanalyysi paljasti, että SADS-CoV indusoi autofagiaa ATG5-riippuvaisen reitin kautta. ATG5 on proteiini, jota tarvitaan autofagosomien muodostumiseen. Molekyylitasolla SADS-CoV esti AKT/mTOR-signalointireittiä edistääkseen autofagiaa ja ylläpitääkseen replikaatiota.

mTOR-signalointireitillä on ratkaiseva rooli autofagian alkamisessa. AKT on seriini/treoniinikinaasi, joka toimii mTOR-signalointireitin ylävirran signalointikomponenttina säätelemään autofagiaa.

Autofagian eston vaikutus SADS-CoV-replikaatioon

SADS-CoV-infektoituneiden solujen proteominen analyysi suoritettiin mahdollisten antiviraalisten kohteiden tunnistamiseksi. Tämä johti kahdeksan erilaisesti ilmentyneen proteiinin tunnistamiseen, jotka liittyvät PI3K/AKT-signalointireitille. Näistä proteiineista vain integriini α3 (ITGA3) osoitti antiviraalisia vaikutuksia SADS-CoV-replikaatiota vastaan.

ITGA3 on solukalvon adheesioproteiini, joka liittyy läheisesti autofagiaan. ITGA3:n yli-ilmentyminen SADS-CoV-infektoiduissa soluissa johti autofagian ja viruksen replikaation vähenemiseen sekä AKT- ja mTOR-aktiivisuuksien lisääntymiseen. Sitä vastoin havaittiin vastakkaisia ​​tapahtumia ITGA3:n suppression jälkeen viruksella infektoituneessa solussa.

Nämä tulokset viittaavat siihen, että ITGA3 estää SADS-CoV-replikaation estämällä autofagiaa AKT/mTOR-reitin kautta.

Tutkimuksen tärkeys

Nykyinen tutkimus kuvaa SADS-CV:n aiheuttaman autofagian uuden mekanismin, jota tarvitaan viruksen replikaatioon ja eloonjäämiseen isäntäsoluissa. Lisäksi tutkimus tunnistaa ITGA3:n mahdolliseksi antiviraaliseksi molekyyliksi, joka voi estää viruksen replikaation estämällä autofagiaa.

Viite:

• 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