Hvordan modulerer ISG15/ISGyleringssystemet vacciniavirusinfektion?

Hvordan modulerer ISG15/ISGyleringssystemet vacciniavirusinfektion?

I en nylig undersøgelse offentliggjort i bioRxiv * Server viste forskerne, hvordan interferon-stimuleret gen 15 (ISG15) er involveret i spredningen af ​​vacciniavirus (VACV).

Studie: ISG15 ist für die Verbreitung extrazellulärer Virionen des Vaccinia-Virus erforderlich. Bildnachweis: Kateryna Kon/Shutterstock

Denne nyhedsartikel var en gennemgang af en foreløbig videnskabelig rapport, der ikke var blevet peer-reviewed på tidspunktet for offentliggørelsen. Siden den første udgivelse er den videnskabelige rapport nu blevet peer-reviewet og accepteret til offentliggørelse i et akademisk tidsskrift. Links til de foreløbige og peer-reviewede rapporter kan findes i afsnittet Kilder i slutningen af ​​denne artikel. Se kilder

baggrund

ISG15 modulerer et viralt proteom ved at kode for en lille ubiquitin-lignende post-translationel modifikator, der regulerer flere cellulære veje i værten. Det udøver således antivirale aktiviteter mod adskillige vira, der forårsager dødelige sygdomme hos mennesker [f.eks. human immundefektvirus (HIV)].

Poxvirus, herunder VACV, er indkapslede, lineære dobbeltstrengede deoxyribonukleinsyre (DNA) vira, der replikerer fuldstændigt i cytoplasmaet af inficerede celler. De har udviklet to unikke, specialiserede kræfter - intracellulære modne virioner (MV'er) og ekstracellulære virioner (EV'er) - for at sprede og erobre nye territorier på bekostning af værtsressourcer. EV'er afledt af MV'er transmitteres i værten og forårsager systemiske infektioner. På den anden side understøtter MV'er indpakket i trans-Golgi-netværket (TGN) eller værtsendosomale membraner transmissionen af ​​VACV mellem to værter.

Førstnævnte spredes efter cellelyse, mens sidstnævnte spredes fra levende celler via aktinhaler. Derudover har de to virusformer forskellige proteinsammensætninger og adskiller sig mellem de forskellige VACV-stammer. Det er endnu ikke fuldt ud forstået, hvilken rolle viral udskillelse spiller i overførslen af ​​koppevirus. Fordi mennesker har været udsat for adskillige angreb fra vira i løbet af de sidste millioner år, er en bedre forståelse af de mekanismer, vira bruger til at inficere, afgørende for at vinde den næste store kamp mod dem. Svært akut respiratorisk syndrom coronavirus-2 (SARS-CoV-2) er et godt eksempel på, hvordan nogle vira kan forårsage pandemier med høj dødelighed.

Om studiet

I denne undersøgelse brugte forskere museembryonale fibroblaster (MEF) til at demonstrere, hvordan ISG15/ISGyleringssystemet modulerer VACV-infektion. De inficerede udødeliggjorte ISG15+/+ eller ISG15-/- MEF'er med VACV International Health Department-J (IHD-J) stammen. De rensede intracellulære virioner ved ultracentrifugering gennem en 20% saccharosepude, som de forberedte til væskekromatografi med tandem massespektrometrianalyse (LC-MS/MS).

På de angivne tidspunkter efter infektion adskilte holdet proteiner ved natriumdodecylsulfat-polyacrylamidgelelektroforese (SDS-PAGE). Til sidst analyserede de ekspressionen af ​​virale tidlige (E3) og sene (A27, A4) proteiner ved Western blot og brugte specifikke antistoffer til at identificere VACV-proteiner, der interagerer med ISG15.

Studieresultater

Fraværet af ISG15 i MEF (ISG15-/-MEF) inficeret med VACV IHD-J viste reduceret EV-produktion. Desuden viste disse celler IHD-J-akkumulering i cytoplasmaet og clearance af kometformede plaques sammenlignet med Isg15+/+ MEF.

Kvantitativ proteomisk analyse af oprensede virioner fra Isg15-/- MEF viste, at disse celler var beriget med proteiner fra både MV'er og kappede virioner, hvilket yderligere bekræftede akkumuleringen af ​​forskellige virusformer i disse celler. Desuden fandt forfatterne, at ringfingerprotein 213 (RNF213), en sensor for ISGylerede proteiner, var blandt de mindre rigelige cellulære proteiner i Isg15 -/- prøver. Derfor kunne interaktionen mellem RNF213 og ISG15 også være relevant for det antivirale respons mod VACV.

Eksperimenter med et rekombinant virus, der udtrykker V5-mærket ISG15, viste, at et protein A36 er essentielt for actinhaledannelse og kan interagere med ISG15. Forskerne observerede også opregulering af et protein B5 i virioner oprenset fra Isg15-/- celler. Det er involveret i IEV-dannelse og aktinhalepolymerisering. Samlet set tydede undersøgelsesresultaterne på, at i fravær af ISG15 var EV-frigivelse og aktinhaledannelse svækket.

Transmissionselektronmikroskopi (TEM) analyse afslørede, at intracellulære viruspartikler var øget i IHD-J-inficerede Isg15 -/- celler. Overraskende nok viste kvantificering af intracellulære infektiøse virioner ved hjælp af plaque-assay ingen forskel mellem genotyper, hvilket tyder på, at mange af de akkumulerede partikler i Isg15 -/- celler kan være defekte og ikke-infektiøse.

Konklusioner

Poxvirus har fået fornyet opmærksomhed på grund af den nylige fremkomst af monkeypox virus (MPXV), en zoonotisk orthopoxvirus, der inficerer mennesker. Heldigvis har MPXV resulteret i signifikant lavere dødelighed sammenlignet med VARV, det ætiologiske agens for kopper. Der er dog stigende bekymring for, at den i fremtiden kan erobre den økologiske niche, som engang var besat af VARV. Derfor undersøgte den aktuelle undersøgelse beviser for, hvordan værtsrestriktionsfaktorer styrer mekanismerne for poxvirusspredning.

I en af ​​deres tidligere artikler fandt forfatterne ud af, at ISGylering hæmmer produktionen af ​​exosomer, som er vesikler, der udskilles i det ekstracellulære miljø, ligesom EV'er. Derfor antog de, at elbiler bruger en mekanisme, der ligner exosomer, og at ISG15 kunne fornemme, hvilke af de infektiøse former for VACV, der produceres til virusspredning.

Selvom undersøgelsesresultaterne indikerede ISG15-interaktioner med flere VACV-proteiner, mangler resultatet af disse interaktioner at blive belyst. En dybere forståelse af ISG15-medierede antivirale reaktioner kan bane vejen for udviklingen af ​​effektive lægemidler mod flere vira, der inficerer mennesker.

Denne nyhedsartikel var en gennemgang af en foreløbig videnskabelig rapport, der ikke var blevet peer-reviewed på tidspunktet for offentliggørelsen. Siden den første udgivelse er den videnskabelige rapport nu blevet peer-reviewet og accepteret til offentliggørelse i et akademisk tidsskrift. Links til de foreløbige og peer-reviewede rapporter kan findes i afsnittet Kilder i slutningen af ​​denne artikel. Se kilder

Referencer:

• Vorläufiger wissenschaftlicher Bericht.
  Bécares, M. et al. (2022) „ISG15 ist für die Verbreitung extrazellulärer Virionen des Vaccinia-Virus erforderlich.“ bioRxiv. doi: 10.1101/2022.10.27.514002. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.10.27.514002v1
• Von Experten begutachteter und veröffentlichter wissenschaftlicher Bericht.
  Bécares, Martina, Manuel Albert, Céline Tárrega, Rocío Coloma, Michela Falqui, Emma K. Luhmann, Lilliana Radoshevich und Susana Guerra. 2023. „ISG15 ist für die Verbreitung extrazellulärer Vaccinia-Virus-Virionen erforderlich.“ Virologie, April. https://doi.org/10.1128/spectrum.04508-22. https://journals.asm.org/doi/10.1128/spectrum.04508-22.

Artikel revisioner

• 17. Mai 2023 – Das vorab gedruckte vorläufige Forschungspapier, auf dem dieser Artikel basiert, wurde zur Veröffentlichung in einer von Experten begutachteten wissenschaftlichen Zeitschrift angenommen. Dieser Artikel wurde entsprechend bearbeitet und enthält nun einen Link zum endgültigen, von Experten begutachteten Artikel, der jetzt im Abschnitt „Quellen“ angezeigt wird.