Koronawirus zespołu ostrej biegunki świń promuje replikację poprzez wywołanie autofagii

Koronawirus zespołu ostrej biegunki świń promuje replikację poprzez wywołanie autofagii

Niedawny iNauka Badanie wykazało, że koronawirus zespołu ostrej biegunki świń (SADS-CoV) sprzyja autofagii, aby utrzymać jej replikację w komórkach gospodarza. Mówiąc dokładniej, wirus obniża szlak sygnałowy AKT/ssaczego celu rapamycyny (mTOR), aby wywołać autofagię.

Badanie: Koronawirus zespołu ostrej biegunki świń indukuje autofagię, aby promować jej replikację poprzez szlak Akt/mTOR.Źródło obrazu: Kateryna Kon / Shutterstock.com

tło

SADS-CoV to otoczkowy, jednoniciowy wirus kwasu rybonukleinowego (wirus RNA), należący do rodziny Coronaviridae. Inni wysoce patogenni członkowie tej samej rodziny wirusów obejmują koronawirus zespołu ostrej niewydolności oddechowej (SARS-CoV), koronawirus zespołu oddechowego na Bliskim Wschodzie (MERS-CoV), a ostatnio SARS-CoV-2.

SADS-CoV to odzwierzęcy koronawirus pochodzący od nietoperzy, który został niedawno odkryty w 2017 r. Wirus potencjalnie przenosi się między gatunkami i może infekować szereg komórek pochodzących od świń, szczurów, małp i ludzi. Podkreśla to potrzebę zrozumienia interakcji gospodarz-patogen w celu zidentyfikowania potencjalnych leków przeciwwirusowych.

Autofagia jest ważnym mechanizmem obronnym gospodarza przed inwazją wirusów. Proces ten pomaga zniszczyć i wyeliminować składniki wirusa na drodze degradacji lizosomalnej. Stwierdzono jednak, że niektóre wirusy, takie jak wirus Zika, wirus brodawczaka ludzkiego (HPV) i wirus opryszczki pospolitej typu 2, blokują autofagię gospodarza, promując replikację i przeżycie.

W bieżącym badaniu naukowcy badają związek między zakażeniem SADS-CoV a regulacją autofagii.

Wpływ zakażenia SADS-CoV na autofagię

Komórki pochodzące od małp i świń zakażono SADS-CoV-2 i poddano analizie autofagii w różnych punktach czasowych. Modulację autofagii oceniano poprzez oszacowanie ekspresji istotnego markera autofagosomu LC3-II.

Stwierdzono, że zakażenie SADS-CoV indukuje ekspresję LC3-II we wszystkich badanych punktach czasowych po zakażeniu. Najwyższą ekspresję zaobserwowano po 24 i 36 godzinach, w zależności od typu komórki. Ponadto analiza mikroskopowa potwierdziła akumulację autofagosomów w odpowiedzi na zakażenie SADS-CoV.

Aby ustalić, czy wirus niezdolny do replikacji może wywołać autofagię, SADS-CoV najpierw inaktywowano promieniowaniem ultrafioletowym (UV), a następnie zastosowano do zakażenia komórek. Eksperyment ten ujawnił, że SADS-CoV musi utrzymać swoją replikację w komórkach gospodarza, aby stymulować proces autofagii.

Wpływ autofagii na replikację SADS-CoV oceniano za pomocą odpowiednio rapamycyny i 3-metyloaminy, uznanego induktora i inhibitora autofagii. Chociaż stwierdzono, że rapamycyna indukuje zarówno autofagię, jak i replikację wirusa w komórkach gospodarza, odwrotny efekt zaobserwowano w komórkach traktowanych 3-metyloademiną.

Wyniki te sugerują, że SADS-CoV indukuje autofagię, aby ułatwić jej replikację w komórkach gospodarza podczas infekcji.

Mechanizm autofagii indukowanej SADS-CoV

Autofagia charakteryzuje się tworzeniem autofagosomów, a następnie fuzją autofagosomów z lizosomami w celu degradacji składników wirusa. Podczas gdy niektóre wirusy indukują fuzję autofagosomów z endosomami, aby przeżyć, inne zapobiegają fuzji między autofagosomami i lizosomami, a następnie hamują przepływ autofagiczny.

Seria eksperymentów mających na celu określenie szczegółów mechanistycznych autofagii wywołanej SADS-CoV ujawniła, że ​​wirus indukuje całkowity przepływ autofagiczny, aby promować jego replikację. Stwierdzono, że hamowanie fuzji autofagosom-lizosom zakłóca replikację wirusa.

Dalsza analiza wykazała, że ​​SADS-CoV indukuje autofagię poprzez szlak zależny od ATG5. ATG5 jest białkiem niezbędnym do tworzenia autofagosomów. Na poziomie molekularnym SADS-CoV hamował szlak sygnałowy AKT/mTOR, aby promować autofagię i utrzymać replikację.

Szlak sygnałowy mTOR odgrywa kluczową rolę w inicjacji autofagii. AKT to kinaza serynowo-treoninowa, która działa jako element sygnalizacyjny poprzedzający szlak sygnalizacyjny mTOR w celu regulacji autofagii.

Wpływ hamowania autofagii na replikację SADS-CoV

Przeprowadzono analizę proteomiczną komórek zakażonych SADS-CoV w celu zidentyfikowania potencjalnych celów przeciwwirusowych. Doprowadziło to do identyfikacji ośmiu białek ulegających różnej ekspresji, powiązanych ze szlakiem sygnałowym PI3K/AKT. Spośród tych białek tylko integryna α3 (ITGA3) wykazała działanie przeciwwirusowe przeciwko replikacji SADS-CoV.

ITGA3 jest białkiem adhezyjnym do błony komórkowej ściśle związanym z autofagią. Nadekspresja ITGA3 w komórkach zakażonych SADS-CoV spowodowała zmniejszenie autofagii i replikacji wirusa oraz zwiększenie aktywności AKT i mTOR. Przeciwnie, zaobserwowano przeciwne zdarzenia po supresji ITGA3 w komórce zakażonej wirusem.

Wyniki te sugerują, że ITGA3 zapobiega replikacji SADS-CoV poprzez hamowanie autofagii poprzez szlak AKT/mTOR.

Znaczenie badania

Obecne badanie opisuje nowy mechanizm autofagii indukowanej SADS-CV, który jest wymagany do replikacji wirusa i przeżycia w komórkach gospodarza. Ponadto w badaniu wskazano ITGA3 jako potencjalną cząsteczkę przeciwwirusową, która może zapobiegać replikacji wirusa poprzez hamowanie autofagii.

Odniesienie:

• 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