Il coronavirus della sindrome da diarrea acuta suina promuove la replicazione innescando l’autofagia

Il coronavirus della sindrome da diarrea acuta suina promuove la replicazione innescando l’autofagia

Uno recente iScienza Lo studio rileva che il coronavirus della sindrome da diarrea acuta suina (SADS-CoV) promuove l’autofagia per mantenere la sua replicazione nelle cellule ospiti. Più specificamente, il virus sottoregola la via di segnalazione AKT/bersaglio della rapamicina nei mammiferi (mTOR) per innescare l'autofagia.

Studio: Il coronavirus della sindrome da diarrea suina acuta induce l'autofagia a promuovere la sua replicazione attraverso la via Akt/mTOR.Fonte immagine: Kateryna Kon / Shutterstock.com

sfondo

SADS-CoV è un virus dell’acido ribonucleico (virus RNA) con involucro, a filamento singolo e senso positivo, appartenente alla famiglia dei Coronaviridae. Altri membri altamente patogeni della stessa famiglia di virus includono il coronavirus della sindrome respiratoria acuta grave (SARS-CoV), il coronavirus della sindrome respiratoria del Medio Oriente (MERS-CoV) e, più recentemente, il SARS-CoV-2.

SADS-CoV è un coronavirus zoonotico originario dei pipistrelli scoperto di recente nel 2017. Il virus è potenzialmente trasmissibile tra le specie e può infettare una serie di cellule derivate da maiali, ratti, scimmie e esseri umani. Ciò evidenzia la necessità di comprendere le interazioni ospite-patogeno per identificare potenziali terapie antivirali.

L’autofagia è un importante meccanismo di difesa dell’ospite contro i virus invasori. Questo processo aiuta a distruggere ed eliminare i componenti virali attraverso il percorso di degradazione lisosomiale. Tuttavia, è stato scoperto che alcuni virus, come il virus Zika, il papillomavirus umano (HPV) e il virus dell'herpes simplex di tipo 2, bloccano l'autofagia dell'ospite per promuovere la replicazione e la sopravvivenza.

Nello studio attuale, gli scienziati stanno studiando la connessione tra l’infezione da SADS-CoV e la regolazione dell’autofagia.

Impatto dell'infezione da SADS-CoV sull'autofagia

Le cellule derivate da scimmie e maiali sono state infettate con SADS-CoV-2 e sottoposte ad analisi autofagica in diversi momenti. La modulazione dell'autofagia è stata valutata stimando l'espressione di un marcatore autofagosoma vitale LC3-II.

È stato scoperto che l’infezione da SADS-CoV induce l’espressione di LC3-II in tutti i punti temporali testati dopo l’infezione. L'espressione più alta è stata osservata dopo 24 e 36 ore, a seconda del tipo cellulare. Inoltre, l’analisi microscopica ha confermato l’accumulo di autofagosomi in risposta all’infezione da SADS-CoV.

Per determinare se un virus incapace di replicarsi può innescare l’autofagia, SADS-CoV è stato prima inattivato dalle radiazioni ultraviolette (UV) e poi utilizzato per infettare le cellule. Questo esperimento ha rivelato che SADS-CoV deve mantenere la sua replicazione nelle cellule ospiti per stimolare il processo di autofagia.

L’influenza dell’autofagia sulla replicazione di SADS-CoV è stata valutata utilizzando rapamicina e 3-metilammina, rispettivamente un induttore e un inibitore dell’autofagia. Mentre è stato scoperto che la rapamicina induce sia l'autofagia che la replicazione del virus nelle cellule ospiti, un effetto opposto è stato osservato nelle cellule trattate con 3-metilademina.

Questi risultati suggeriscono che SADS-CoV induce l’autofagia per facilitare la sua replicazione all’interno delle cellule ospiti durante l’infezione.

Meccanismo dell’autofagia indotta da SADS-CoV

L'autofagia è caratterizzata dalla formazione di autofagosomi e dalla successiva fusione degli autofagosomi con i lisosomi per degradare i componenti virali. Mentre alcuni virus inducono la fusione degli autofagosomi con gli endosomi per sopravvivere, altri impediscono la fusione tra autofagosomi e lisosomi e successivamente inibiscono il flusso autofagico.

Una serie di esperimenti per determinare i dettagli meccanicistici dell’autofagia indotta da SADS-CoV ha rivelato che il virus induce un flusso autofagico completo per promuovere la sua replicazione. È stato scoperto che l'inibizione della fusione autofagosoma-lisosoma interrompe la replicazione del virus.

Ulteriori analisi hanno rivelato che SADS-CoV induce l’autofagia attraverso la via ATG5-dipendente. ATG5 è una proteina necessaria per la formazione degli autofagosomi. A livello molecolare, SADS-CoV ha inibito la via di segnalazione AKT/mTOR per promuovere l’autofagia e mantenere la replicazione.

La via di segnalazione mTOR svolge un ruolo cruciale nell'inizio dell'autofagia. AKT è una serina/treonina chinasi che funziona come componente di segnalazione a monte della via di segnalazione mTOR per regolare l'autofagia.

Impatto dell'inibizione dell'autofagia sulla replicazione di SADS-CoV

L’analisi proteomica delle cellule infette da SADS-CoV è stata eseguita per identificare potenziali bersagli antivirali. Ciò ha portato all'identificazione di otto proteine ​​espresse in modo differenziale associate alla via di segnalazione PI3K/AKT. Di queste proteine, solo l’integrina α3 (ITGA3) ha mostrato effetti antivirali contro la replicazione di SADS-CoV.

ITGA3 è una proteina di adesione della membrana cellulare strettamente correlata all'autofagia. La sovraespressione di ITGA3 nelle cellule infettate da SADS-CoV ha comportato una sottoregolazione dell’autofagia e della replicazione virale e una sovraregolazione delle attività AKT e mTOR. Al contrario, sono stati osservati eventi opposti in seguito alla soppressione di ITGA3 nella cellula infettata dal virus.

Questi risultati suggeriscono che ITGA3 previene la replicazione di SADS-CoV inibendo l’autofagia attraverso la via AKT/mTOR.

Importanza dello studio

Il presente studio descrive un nuovo meccanismo di autofagia indotta da SADS-CV che è necessario per la replicazione e la sopravvivenza del virus nelle cellule ospiti. Inoltre, lo studio identifica ITGA3 come una potenziale molecola antivirale in grado di prevenire la replicazione del virus inibendo l’autofagia.

Riferimento:

• 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