Koronavírus syndrómu akútnej hnačky ošípaných podporuje replikáciu spustením autofágie

Koronavírus syndrómu akútnej hnačky ošípaných podporuje replikáciu spustením autofágie

Nedávna iScience Štúdia zistila, že koronavírus syndrómu akútnej hnačky ošípaných (SADS-CoV) podporuje autofágiu, aby sa zachovala jej replikácia v hostiteľských bunkách. Konkrétnejšie, vírus downreguluje signálnu dráhu AKT/cicavca rapamycínu (mTOR), aby spustil autofágiu.

štúdium: Koronavírus syndrómu akútnej hnačky ošípaných indukuje autofágiu na podporu jeho replikácie prostredníctvom Akt / mTOR dráhy.Zdroj obrázkov: Kateryna Kon / Shutterstock.com

pozadia

SADS-CoV je obalený jednovláknový vírus ribonukleovej kyseliny s pozitívnym zmyslom (RNA vírus), ktorý patrí do čeľade Coronaviridae. Medzi ďalších vysoko patogénnych členov tej istej vírusovej rodiny patrí koronavírus ťažkého akútneho respiračného syndrómu (SARS-CoV), koronavírus respiračného syndrómu na Blízkom východe (MERS-CoV) a nedávno SARS-CoV-2.

SADS-CoV je zoonotický koronavírus pochádzajúci z netopierov, ktorý bol nedávno objavený v roku 2017. Vírus je potenciálne prenosný medzi druhmi a môže infikovať celý rad buniek odvodených od ošípaných, potkanov, opíc a ľudí. To zdôrazňuje potrebu porozumieť interakciám hostiteľ-patogén s cieľom identifikovať potenciálne antivírusové terapeutiká.

Autofágia je dôležitým obranným mechanizmom hostiteľa proti invázii vírusov. Tento proces pomáha ničiť a eliminovať vírusové zložky cestou lyzozomálnej degradácie. Zistilo sa však, že niektoré vírusy, ako je vírus Zika, ľudský papilomavírus (HPV) a vírus herpes simplex typu 2, blokujú autofágiu hostiteľa, aby podporili replikáciu a prežitie.

V súčasnej štúdii vedci skúmajú spojenie medzi infekciou SADS-CoV a reguláciou autofágie.

Vplyv infekcie SADS-CoV na autofágiu

Bunky odvodené od opíc a ošípaných boli infikované SADS-CoV-2 a podrobené autofagickej analýze v rôznych časových bodoch. Modulácia autofágie bola hodnotená odhadom expresie vitálneho autofagozómového markera LC3-II.

Zistilo sa, že infekcia SADS-CoV indukuje expresiu LC3-II vo všetkých časových bodoch testovaných po infekcii. Najvyššia expresia bola pozorovaná po 24 a 36 hodinách, v závislosti od typu bunky. Okrem toho mikroskopická analýza potvrdila akumuláciu autofagozómov v reakcii na infekciu SADS-CoV.

Aby sa zistilo, či replikačne nekompetentný vírus môže spustiť autofágiu, SADS-CoV sa najprv inaktivoval ultrafialovým (UV) žiarením a potom sa použil na infikovanie buniek. Tento experiment odhalil, že SADS-CoV potrebuje zachovať svoju replikáciu v hostiteľských bunkách, aby stimuloval proces autofágie.

Vplyv autofágie na replikáciu SADS-CoV sa hodnotil pomocou rapamycínu a 3-metylamínu, etablovaného induktora a inhibítora autofágie. Zatiaľ čo sa zistilo, že rapamycín indukuje autofágiu aj replikáciu vírusu v hostiteľských bunkách, opačný účinok sa pozoroval v bunkách ošetrených 3-metylademínom.

Tieto výsledky naznačujú, že SADS-CoV indukuje autofágiu, aby sa uľahčila jeho replikácia v hostiteľských bunkách počas infekcie.

Mechanizmus autofágie vyvolanej SADS-CoV

Autofágia je charakterizovaná tvorbou autofagozómov a následnou fúziou autofagozómov s lyzozómami na degradáciu vírusových zložiek. Zatiaľ čo niektoré vírusy indukujú fúziu autofagozómov s endozómami, aby prežili, iné zabraňujú fúzii medzi autofagozómami a lyzozómami a následne inhibujú autofagický tok.

Séria experimentov na určenie mechanistických detailov autofágie indukovanej SADS-CoV odhalila, že vírus indukuje úplný autofagický tok na podporu jeho replikácie. Zistilo sa, že inhibícia fúzie autofagozóm-lyzozóm narušuje replikáciu vírusu.

Ďalšia analýza odhalila, že SADS-CoV indukuje autofágiu prostredníctvom dráhy závislej od ATG5. ATG5 je proteín potrebný na tvorbu autofagozómov. Na molekulárnej úrovni SADS-CoV inhiboval signálnu dráhu AKT / mTOR, aby podporil autofágiu a zachoval replikáciu.

Signálna dráha mTOR hrá kľúčovú úlohu pri iniciácii autofágie. AKT je serín/treonín kináza, ktorá funguje ako upstream signálna zložka signálnej dráhy mTOR na reguláciu autofágie.

Vplyv autofágovej inhibície na replikáciu SADS-CoV

Na identifikáciu potenciálnych antivírusových cieľov sa uskutočnila proteomická analýza buniek infikovaných SADS-CoV. To viedlo k identifikácii ôsmich rozdielne exprimovaných proteínov spojených so signálnou dráhou PI3K/AKT. Z týchto proteínov iba integrín a3 (ITGA3) vykazoval antivírusové účinky proti replikácii SADS-CoV.

ITGA3 je adhézny proteín bunkovej membrány úzko súvisiaci s autofágiou. Nadmerná expresia ITGA3 v bunkách infikovaných SADS-CoV viedla k downregulácii autofágie a vírusovej replikácie a upregulácii aktivít AKT a mTOR. Naopak, po supresii ITGA3 v bunke infikovanej vírusom boli pozorované opačné udalosti.

Tieto výsledky naznačujú, že ITGA3 zabraňuje replikácii SADS-CoV inhibíciou autofágie prostredníctvom dráhy AKT / mTOR.

Dôležitosť štúdie

Súčasná štúdia opisuje nový mechanizmus autofágie indukovanej SADS-CV, ktorá je potrebná na replikáciu vírusu a prežitie v hostiteľských bunkách. Štúdia navyše identifikuje ITGA3 ako potenciálnu antivírusovú molekulu, ktorá môže zabrániť replikácii vírusu inhibíciou autofágie.

Referencia:

• 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