Cūku akūtas caurejas sindroma koronavīruss veicina replikāciju, izraisot autofagiju

Cūku akūtas caurejas sindroma koronavīruss veicina replikāciju, izraisot autofagiju

Nesens iZinātne Pētījumā konstatēts, ka cūku akūtas caurejas sindroma koronavīruss (SADS-CoV) veicina autofagiju, lai saglabātu tās replikāciju saimniekšūnās. Precīzāk, vīruss samazina rapamicīna (mTOR) signalizācijas ceļa AKT / zīdītāju mērķi, lai izraisītu autofagiju.

Pētījums: Akūtas cūku caurejas sindroma koronavīruss izraisa autofagiju, lai veicinātu tās replikāciju, izmantojot Akt / mTOR ceļu.Attēla avots: Kateryna Kon / Shutterstock.com

fons

SADS-CoV ir apvalkots, vienpavedienu, pozitīvas sajūtas ribonukleīnskābes vīruss (RNS vīruss), kas pieder Coronaviridae ģimenei. Citi ļoti patogēni tās pašas vīrusu saimes pārstāvji ir smaga akūta respiratorā sindroma koronavīruss (SARS-CoV), Tuvo Austrumu respiratorā sindroma koronavīruss (MERS-CoV) un pavisam nesen SARS-CoV-2.

SADS-CoV ir zoonotisks koronavīruss, kura izcelsme ir sikspārņiem un kas nesen tika atklāts 2017. gadā. Vīruss ir potenciāli pārnēsājams starp dažādām sugām un var inficēt virkni šūnu, kas iegūtas no cūkām, žurkām, pērtiķiem un cilvēkiem. Tas uzsver nepieciešamību izprast saimnieka un patogēna mijiedarbību, lai identificētu iespējamos pretvīrusu terapijas līdzekļus.

Autofagija ir svarīgs saimnieka aizsardzības mehānisms pret invazīviem vīrusiem. Šis process palīdz iznīcināt un likvidēt vīrusu komponentus, izmantojot lizosomu sadalīšanās ceļu. Tomēr ir konstatēts, ka daži vīrusi, piemēram, Zika vīruss, cilvēka papilomas vīruss (HPV) un 2. tipa herpes simplex vīruss, bloķē saimnieka autofagiju, lai veicinātu replikāciju un izdzīvošanu.

Pašreizējā pētījumā zinātnieki pēta saistību starp SADS-CoV infekciju un autofagijas regulēšanu.

SADS-CoV infekcijas ietekme uz autofagiju

Pērtiķu un cūku izcelsmes šūnas tika inficētas ar SADS-CoV-2 un tika pakļautas autofagijas analīzei dažādos laika punktos. Autofagijas modulācija tika novērtēta, novērtējot vitāli svarīgā autofagosomu marķiera LC3-II ekspresiju.

Tika konstatēts, ka SADS-CoV infekcija izraisīja LC3-II ekspresiju visos laika punktos, kas tika pārbaudīti pēc inficēšanās. Visaugstākā ekspresija tika novērota pēc 24 un 36 stundām atkarībā no šūnas veida. Turklāt mikroskopiskā analīze apstiprināja autofagosomu uzkrāšanos, reaģējot uz SADS-CoV infekciju.

Lai noteiktu, vai replikācijai nekompetents vīruss var izraisīt autofagiju, SADS-CoV vispirms tika inaktivēts ar ultravioleto (UV) starojumu un pēc tam izmantots šūnu inficēšanai. Šis eksperiments atklāja, ka SADS-CoV ir jāsaglabā replikācija saimniekšūnās, lai stimulētu autofagijas procesu.

Autofagijas ietekme uz SADS-CoV replikāciju tika novērtēta, izmantojot attiecīgi rapamicīnu un 3-metilamīnu, kas ir konstatēts autofagijas induktors un inhibitors. Lai gan tika konstatēts, ka rapamicīns saimniekšūnās izraisa gan autofagiju, gan vīrusa replikāciju, šūnās, kas apstrādātas ar 3-metiladēmīnu, tika novērots pretējs efekts.

Šie rezultāti liecina, ka SADS-CoV inducē autofagiju, lai atvieglotu tās replikāciju saimniekšūnās infekcijas laikā.

SADS-CoV izraisītās autofagijas mehānisms

Autofagiju raksturo autofagosomu veidošanās un sekojoša autofagosomu saplūšana ar lizosomām, lai noārdītu vīrusu komponentus. Lai gan daži vīrusi izraisa autofagosomu saplūšanu ar endosomām, lai izdzīvotu, citi novērš saplūšanu starp autofagosomām un lizosomām un pēc tam kavē autofagisko plūsmu.

Eksperimentu sērija, lai noteiktu SADS-CoV izraisītās autofagijas mehāniskās detaļas, atklāja, ka vīruss izraisa pilnīgu autofagisko plūsmu, lai veicinātu tā replikāciju. Tika konstatēts, ka autofagosomu-lizosomu saplūšanas kavēšana traucē vīrusa replikāciju.

Turpmākā analīze atklāja, ka SADS-CoV inducē autofagiju, izmantojot ATG5 atkarīgo ceļu. ATG5 ir proteīns, kas nepieciešams autofagosomu veidošanai. Molekulārā līmenī SADS-CoV inhibēja AKT / mTOR signalizācijas ceļu, lai veicinātu autofagiju un uzturētu replikāciju.

MTOR signalizācijas ceļam ir izšķiroša loma autofagijas ierosināšanā. AKT ir serīna/treonīna kināze, kas darbojas kā mTOR signalizācijas ceļa augšpuses signalizācijas sastāvdaļa, lai regulētu autofagiju.

Autofagijas inhibīcijas ietekme uz SADS-CoV replikāciju

Lai identificētu iespējamos pretvīrusu mērķus, tika veikta SADS-CoV inficēto šūnu proteomiskā analīze. Tā rezultātā tika identificēti astoņi atšķirīgi ekspresēti proteīni, kas saistīti ar PI3K / AKT signalizācijas ceļu. No šiem proteīniem tikai integrīnam α3 (ITGA3) bija pretvīrusu iedarbība pret SADS-CoV replikāciju.

ITGA3 ir šūnu membrānas adhēzijas proteīns, kas ir cieši saistīts ar autofagiju. ITGA3 pārmērīga ekspresija SADS-CoV inficētajās šūnās izraisīja autofagijas un vīrusu replikācijas samazināšanos un AKT un mTOR aktivitāšu regulēšanu. Turpretī pēc ITGA3 nomākšanas ar vīrusu inficētajā šūnā tika novēroti pretēji notikumi.

Šie rezultāti liecina, ka ITGA3 novērš SADS-CoV replikāciju, inhibējot autofagiju caur AKT / mTOR ceļu.

Pētījuma nozīme

Pašreizējais pētījums apraksta jaunu SADS-CV izraisītas autofagijas mehānismu, kas nepieciešams vīrusa replikācijai un izdzīvošanai saimniekšūnās. Turklāt pētījums identificē ITGA3 kā potenciālu pretvīrusu molekulu, kas var novērst vīrusa replikāciju, inhibējot autofagiju.

Atsauce:

• 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