Gris akut diarré syndrom coronavirus främjar replikation genom att utlösa autofagi

Gris akut diarré syndrom coronavirus främjar replikation genom att utlösa autofagi

En nyligen iScience Studien visar att coronavirus för akut diarrésyndrom hos gris (SADS-CoV) främjar autofagi för att upprätthålla dess replikation i värdceller. Mer specifikt nedreglerar viruset AKT/däggdjursmålet för rapamycin (mTOR) signalväg för att utlösa autofagi.

Studera: Akut svindiarrésyndrom coronavirus inducerar autofagi för att främja dess replikation via Akt/mTOR-vägen.Bildkälla: Kateryna Kon / Shutterstock.com

bakgrund

SADS-CoV är ett hölje, enkelsträngat, positivt sens ribonukleinsyravirus (RNA-virus) som tillhör familjen Coronaviridae. Andra högpatogena medlemmar av samma virusfamilj inkluderar allvarligt akut respiratoriskt syndrom coronavirus (SARS-CoV), Mellanöstern respiratoriskt syndrom coronavirus (MERS-CoV) och mer nyligen SARS-CoV-2.

SADS-CoV är ett zoonotiskt coronavirus med ursprung i fladdermöss som nyligen upptäcktes 2017. Viruset är potentiellt överförbart mellan arter och kan infektera en rad celler som härrör från grisar, råttor, apor och människor. Detta belyser behovet av att förstå värd-patogen-interaktioner för att identifiera potentiella antivirala läkemedel.

Autofagi är en viktig värdförsvarsmekanism mot invaderande virus. Denna process hjälper till att förstöra och eliminera virala komponenter via den lysosomala nedbrytningsvägen. Vissa virus, såsom Zika-virus, humant papillomvirus (HPV) och herpes simplex-virus typ 2, har dock visat sig blockera värdautofagi för att främja replikering och överlevnad.

I den aktuella studien undersöker forskare sambandet mellan SADS-CoV-infektion och autofagireglering.

Inverkan av SADS-CoV-infektion på autofagi

Ap- och grishärledda celler infekterades med SADS-CoV-2 och utsattes för autofagianalys vid olika tidpunkter. Modulering av autofagi utvärderades genom att uppskatta uttrycket av en vital autofagosommarkör LC3-II.

SADS-CoV-infektion visade sig inducera uttryck av LC3-II vid alla tidpunkter som testades efter infektion. Det högsta uttrycket observerades efter 24 och 36 timmar, beroende på celltyp. Dessutom bekräftade mikroskopisk analys ackumuleringen av autofagosomer som svar på SADS-CoV-infektion.

För att avgöra om ett replikationsinkompetent virus kan utlösa autofagi, inaktiverades SADS-CoV först av ultraviolett (UV) strålning och användes sedan för att infektera celler. Detta experiment avslöjade att SADS-CoV behöver bibehålla sin replikation i värdceller för att stimulera autofagiprocessen.

Inverkan av autofagi på SADS-CoV-replikation utvärderades med rapamycin och 3-metylamin, en etablerad inducerare respektive hämmare av autofagi. Medan rapamycin visade sig inducera både autofagi och virusreplikation i värdceller, observerades en motsatt effekt i celler behandlade med 3-metylademin.

Dessa resultat tyder på att SADS-CoV inducerar autofagi för att underlätta dess replikation i värdceller under infektion.

Mekanism för SADS-CoV-inducerad autofagi

Autofagi kännetecknas av bildandet av autofagosomer och den efterföljande sammansmältningen av autofagosomer med lysosomer för att bryta ned virala komponenter. Medan vissa virus inducerar fusion av autofagosomer med endosomer för att överleva, förhindrar andra fusion mellan autofagosomer och lysosomer och hämmar därefter autofagiskt flöde.

En serie experiment för att bestämma de mekanistiska detaljerna i SADS-CoV-inducerad autofagi avslöjade att viruset inducerar fullständigt autofagiskt flöde för att främja dess replikation. Hämning av autofagosom-lysosomfusion befanns störa virusreplikationen.

Ytterligare analys avslöjade att SADS-CoV inducerar autofagi via den ATG5-beroende vägen. ATG5 är ett protein som krävs för bildandet av autofagosomer. På molekylär nivå hämmade SADS-CoV AKT/mTOR-signalvägen för att främja autofagi och upprätthålla replikation.

mTOR-signalvägen spelar en avgörande roll i initieringen av autofagi. AKT är ett serin/treoninkinas som fungerar som en uppströms signaleringskomponent i mTOR-signalvägen för att reglera autofagi.

Effekten av autofaginhibering på SADS-CoV-replikation

Proteomisk analys av SADS-CoV-infekterade celler utfördes för att identifiera potentiella antivirala mål. Detta ledde till identifieringen av åtta differentiellt uttryckta proteiner associerade med PI3K/AKT-signalvägen. Av dessa proteiner visade endast integrin α3 (ITGA3) antivirala effekter mot SADS-CoV-replikation.

ITGA3 är ett cellmembranadhesionsprotein nära besläktat med autofagi. Överuttryck av ITGA3 i SADS-CoV-infekterade celler resulterade i nedreglering av autofagi och viral replikation och uppreglering av AKT- och mTOR-aktiviteter. Däremot observerades motsatta händelser efter suppression av ITGA3 i den virusinfekterade cellen.

Dessa resultat tyder på att ITGA3 förhindrar SADS-CoV-replikation genom att hämma autofagi via AKT/mTOR-vägen.

Studiens betydelse

Den aktuella studien beskriver en ny mekanism för SADS-CV-inducerad autofagi som krävs för virusreplikation och överlevnad i värdceller. Dessutom identifierar studien ITGA3 som en potentiell antiviral molekyl som kan förhindra virusreplikation genom att hämma autofagi.

Hänvisning:

• 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