Πώς το σύστημα ISG15/ISGylation ρυθμίζει τη μόλυνση από τον ιό της δαμαλίτιδας;

Πώς το σύστημα ISG15/ISGylation ρυθμίζει τη μόλυνση από τον ιό της δαμαλίτιδας;

Σε πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο bioRxiv * Ο διακομιστής έδειξε στους ερευνητές πώς το διεγερμένο από ιντερφερόνη γονίδιο 15 (ISG15) εμπλέκεται στην εξάπλωση του ιού της δαμαλίτιδας (VACV).

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

Αυτό το άρθρο ειδήσεων ήταν μια ανασκόπηση μιας προκαταρκτικής επιστημονικής έκθεσης που δεν είχε αξιολογηθεί από ομοτίμους κατά τη στιγμή της δημοσίευσης. Από την αρχική της δημοσίευση, η επιστημονική έκθεση έχει πλέον αξιολογηθεί από ομοτίμους και έγινε αποδεκτή για δημοσίευση σε ακαδημαϊκό περιοδικό. Μπορείτε να βρείτε συνδέσμους για τις προκαταρκτικές αναφορές και τις αναφορές με αξιολόγηση από ομοτίμους στην ενότητα Πηγές στο τέλος αυτού του άρθρου. Προβολή πηγών

φόντο

Το ISG15 ρυθμίζει ένα ιικό πρωτείωμα κωδικοποιώντας έναν μικρό μετα-μεταφραστικό τροποποιητή που μοιάζει με ουβικιτίνη που ρυθμίζει πολλαπλές κυτταρικές οδούς εντός του ξενιστή. Έτσι, ασκεί αντιϊκές δράσεις έναντι αρκετών ιών που προκαλούν θανατηφόρες ασθένειες στον άνθρωπο [π.χ. ιός ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας (HIV)].

Οι ιοί ευλογιάς, συμπεριλαμβανομένου του VACV, είναι γραμμικοί δίκλωνοι ιοί δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος (DNA) με περίβλημα που αναπαράγονται εξ ολοκλήρου στο κυτταρόπλασμα των μολυσμένων κυττάρων. Έχουν εξελίξει δύο μοναδικές, εξειδικευμένες δυνάμεις - ενδοκυτταρικά ώριμα ιοσωμάτια (MVs) και εξωκυτταρικά ιοσωμάτια (EVs) - για να εξαπλωθούν και να κατακτήσουν νέες περιοχές σε βάρος των πόρων του ξενιστή. Τα EV που προέρχονται από MV μεταδίδονται εντός του ξενιστή και προκαλούν συστηματικές λοιμώξεις. Από την άλλη πλευρά, τα MV που είναι τυλιγμένα στο δίκτυο trans-Golgi (TGN) ή στις ενδοσωμικές μεμβράνες του ξενιστή υποστηρίζουν τη μετάδοση του VACV μεταξύ δύο ξενιστών.

Το πρώτο εξαπλώνεται μετά τη λύση των κυττάρων, ενώ το δεύτερο εξαπλώνεται από ζωντανά κύτταρα μέσω ουρών ακτίνης. Επιπλέον, οι δύο μορφές ιού έχουν διαφορετικές πρωτεϊνικές συνθέσεις και διαφέρουν μεταξύ των διαφορετικών στελεχών VACV. Δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητό ποιος είναι ο ρόλος της αποβολής του ιού στη μετάδοση των ιών της ευλογιάς. Επειδή οι άνθρωποι έχουν αντιμετωπίσει πολλαπλές επιθέσεις από ιούς τα τελευταία εκατομμύρια χρόνια, η καλύτερη κατανόηση των μηχανισμών που χρησιμοποιούν οι ιοί για να μολύνουν είναι κρίσιμη για να κερδίσουμε την επόμενη μεγάλη μάχη εναντίον τους. Το σοβαρό οξύ αναπνευστικό σύνδρομο coronavirus-2 (SARS-CoV-2) είναι ένα καλό παράδειγμα του πώς ορισμένοι ιοί μπορούν να προκαλέσουν πανδημίες με υψηλά ποσοστά θνησιμότητας.

Σχετικά με τη μελέτη

Στην παρούσα μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν εμβρυϊκούς ινοβλάστες ποντικού (MEF) για να δείξουν πώς το σύστημα ISG15/ISGylation ρυθμίζει τη μόλυνση VACV. Μόλυναν τα απαθανατισμένα ISG15+/+ ή ISG15-/- MEFs με το στέλεχος VACV International Health Department-J (IHD-J). Καθάρισαν τα ενδοκυτταρικά ιοσωμάτια με υπερφυγοκέντρηση μέσω ενός μαξιλαριού σακχαρόζης 20%, το οποίο ετοίμασαν για υγρή χρωματογραφία με ανάλυση φασματομετρίας μάζας σε σειρά (LC-MS/MS).

Στους υποδεικνυόμενους χρόνους μετά τη μόλυνση, η ομάδα διαχώρισε τις πρωτεΐνες με ηλεκτροφόρηση γέλης δωδεκυλοθειικού νατρίου-πολυακρυλαμιδίου (SDS-PAGE). Τέλος, ανέλυσαν την έκφραση ιικών πρώιμων (Ε3) και όψιμων πρωτεϊνών (Α27, Α4) με στύπωμα Western και χρησιμοποίησαν ειδικά αντισώματα για να αναγνωρίσουν τις πρωτεΐνες VACV που αλληλεπιδρούν με το ISG15.

Αποτελέσματα μελέτης

Η απουσία ISG15 σε MEF (ISG15-/-MEF) μολυσμένο με VACV IHD-J έδειξε μειωμένη παραγωγή EV. Επιπλέον, αυτά τα κύτταρα έδειξαν συσσώρευση IHD-J στο κυτταρόπλασμα και κάθαρση πλακών σε σχήμα κομήτη σε σύγκριση με το Isg15+/+ MEF.

Η ποσοτική πρωτεομική ανάλυση καθαρισμένων ιοσωμάτων από Isg15-/- MEF έδειξε ότι αυτά τα κύτταρα εμπλουτίστηκαν σε πρωτεΐνες τόσο από MV όσο και από ιούς με περίβλημα, επιβεβαιώνοντας περαιτέρω τη συσσώρευση διαφορετικών μορφών ιών σε αυτά τα κύτταρα. Επιπλέον, οι συγγραφείς διαπίστωσαν ότι η πρωτεΐνη 213 του δακτύλου του δακτύλου (RNF213), ένας αισθητήρας για πρωτεΐνες ISGylated, ήταν μεταξύ των λιγότερο άφθονων κυτταρικών πρωτεϊνών στα δείγματα Isg15 -/-. Επομένως, η αλληλεπίδραση του RNF213 με το ISG15 θα μπορούσε επίσης να σχετίζεται με την αντιική απόκριση έναντι του VACV.

Πειράματα με έναν ανασυνδυασμένο ιό που εκφράζει ISG15 με επισήμανση V5 έδειξαν ότι μια πρωτεΐνη Α36 είναι απαραίτητη για τον σχηματισμό ουράς ακτίνης και μπορεί να αλληλεπιδράσει με την ISG15. Οι ερευνητές παρατήρησαν επίσης ανοδική ρύθμιση μιας πρωτεΐνης Β5 σε ιοσωμάτια που καθαρίστηκαν από κύτταρα Isg15-/-. Συμμετέχει στον σχηματισμό IEV και στον πολυμερισμό της ουράς ακτίνης. Συνολικά, τα αποτελέσματα της μελέτης πρότειναν ότι απουσία ISG15, η απελευθέρωση EV και ο σχηματισμός ουράς ακτίνης ήταν μειωμένες.

Η ανάλυση με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (TEM) αποκάλυψε ότι τα σωματίδια του ενδοκυτταρικού ιού αυξήθηκαν σε κύτταρα Isg15 -/- μολυσμένα με IHD-J. Παραδόξως, η ποσοτικοποίηση των ενδοκυτταρικών μολυσματικών ιοσωμάτων χρησιμοποιώντας τη δοκιμασία πλάκας δεν έδειξε διαφορά μεταξύ των γονότυπων, υποδηλώνοντας ότι πολλά από τα συσσωρευμένα σωματίδια στα κύτταρα Isg15 -/- μπορεί να είναι ελαττωματικά και μη μολυσματικά.

συμπεράσματα

Οι ιοί ευλογιάς έχουν λάβει εκ νέου την προσοχή λόγω της πρόσφατης εμφάνισης του ιού της ευλογιάς των πιθήκων (MPXV), ενός ζωονοσογόνου ορθοποξειδικού ιού που μολύνει τους ανθρώπους. Ευτυχώς, το MPXV έχει οδηγήσει σε σημαντικά χαμηλότερη θνησιμότητα σε σύγκριση με το VARV, τον αιτιολογικό παράγοντα της ευλογιάς. Ωστόσο, υπάρχει αυξανόμενη ανησυχία ότι στο μέλλον θα μπορούσε να κατακτήσει την οικολογική θέση που κάποτε καταλάμβανε το VARV. Επομένως, η τρέχουσα μελέτη εξέτασε στοιχεία σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο οι περιοριστικοί παράγοντες του ξενιστή ελέγχουν τους μηχανισμούς εξάπλωσης του ιού ευλογιάς.

Σε μια από τις προηγούμενες εργασίες τους, οι συγγραφείς διαπίστωσαν ότι η ISGylation αναστέλλει την παραγωγή εξωσωμάτων, τα οποία είναι κυστίδια που εκκρίνονται στο εξωκυτταρικό περιβάλλον, όπως τα EVs. Ως εκ τούτου, υπέθεσαν ότι τα EV χρησιμοποιούν έναν μηχανισμό παρόμοιο με τα εξωσώματα και ότι το ISG15 μπορούσε να αντιληφθεί ποιες από τις μολυσματικές μορφές του VACV παράγονται για εξάπλωση του ιού.

Αν και τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν αλληλεπιδράσεις ISG15 με αρκετές πρωτεΐνες VACV, το αποτέλεσμα αυτών των αλληλεπιδράσεων μένει να διευκρινιστεί. Μια βαθύτερη κατανόηση των αντιικών αποκρίσεων που διαμεσολαβούνται από το ISG15 θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για την ανάπτυξη αποτελεσματικών φαρμάκων κατά πολλαπλών ιών που μολύνουν τον άνθρωπο.

Αυτό το άρθρο ειδήσεων ήταν μια ανασκόπηση μιας προκαταρκτικής επιστημονικής έκθεσης που δεν είχε αξιολογηθεί από ομοτίμους κατά τη στιγμή της δημοσίευσης. Από την αρχική της δημοσίευση, η επιστημονική έκθεση έχει πλέον αξιολογηθεί από ομοτίμους και έγινε αποδεκτή για δημοσίευση σε ακαδημαϊκό περιοδικό. Μπορείτε να βρείτε συνδέσμους για τις προκαταρκτικές αναφορές και τις αναφορές με αξιολόγηση από ομοτίμους στην ενότητα Πηγές στο τέλος αυτού του άρθρου. Προβολή πηγών

Παραπομπές:

• 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.

Αναθεωρήσεις άρθρου

• 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.