Kuidas moduleerib ISG15/ISGylation süsteem vaktsiiniaviiruse infektsiooni?

Kuidas moduleerib ISG15/ISGylation süsteem vaktsiiniaviiruse infektsiooni?

aastal avaldatud hiljutises uuringus bioRxiv * Server näitas teadlastele, kuidas interferooniga stimuleeritud geen 15 (ISG15) on seotud vaktsiiniaviiruse (VACV) levikuga.

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

See uudisartikkel oli ülevaade esialgsest teaduslikust aruandest, mida avaldamise ajal ei olnud eelretsenseeritud. Alates selle esialgsest avaldamisest on teaduslikku aruannet nüüdseks eelretsenseeritud ja aktsepteeritud akadeemilises ajakirjas avaldamiseks. Lingid esialgsetele ja eelretsenseeritud aruannetele leiate selle artikli lõpus olevast jaotisest Allikad. Vaata allikaid

taustal

ISG15 moduleerib viiruse proteoomi, kodeerides väikese ubikvitiinilaadse translatsioonijärgse modifikaatori, mis reguleerib peremeesorganismis mitut raku rada. Seega avaldab see viirusevastast toimet mitmete viiruste vastu, mis põhjustavad inimestel surmavaid haigusi [nt inimese immuunpuudulikkuse viirus (HIV)].

Rõugeviirused, sealhulgas VACV, on ümbrisega lineaarsed kaheahelalised desoksüribonukleiinhappe (DNA) viirused, mis replitseeruvad täielikult nakatunud rakkude tsütoplasmas. Nad on välja arendanud kaks ainulaadset spetsialiseeritud jõudu - rakusisesed küpsed virioonid (MV) ja rakuvälised virioonid (EV) -, et levitada ja vallutada uusi territooriume peremeesressursside arvelt. MV-dest pärinevad EV-d edastavad peremeesorganismis ja põhjustavad süsteemseid infektsioone. Teisest küljest toetavad trans-Golgi võrku (TGN) või peremeesorganismi endosomaalsete membraanidega mähitud MV-d VACV ülekannet kahe peremehe vahel.

Esimene levib pärast rakkude lüüsi, teine ​​aga elusrakkudest aktiini sabade kaudu. Lisaks on kahel viirusevormil erinev valgu koostis ja need erinevad erinevate VACV tüvede vahel. Veel ei ole täielikult teada, millist rolli mängib viiruse levik rõugeviiruste edasikandumises. Kuna inimesed on viimase miljoni aasta jooksul seisnud silmitsi mitme viiruste rünnakuga, on järgmise suure võitluse võitmiseks nende vastu kriitilise tähtsusega parem arusaamine mehhanismidest, mida viirused nakatamiseks kasutavad. Raske ägeda respiratoorse sündroomi koroonaviirus-2 (SARS-CoV-2) on hea näide sellest, kuidas mõned viirused võivad põhjustada kõrge suremusega pandeemiaid.

Uuringu kohta

Käesolevas uuringus kasutasid teadlased hiire embrüonaalseid fibroblaste (MEF), et näidata, kuidas ISG15 / ISGylation süsteem moduleerib VACV infektsiooni. Nad nakatasid immortaliseeritud ISG15+/+ või ISG15-/- MEF-id VACV International Health Department-J (IHD-J) tüvega. Nad puhastasid rakusiseseid virioone ultratsentrifuugimisega läbi 20% sahharoosipadja, mille nad valmistasid ette vedelikkromatograafiaks tandem-massispektromeetria analüüsiga (LC-MS/MS).

Näidatud aegadel pärast nakatamist eraldas töörühm valgud naatriumdodetsüülsulfaat-polüakrüülamiidi geelelektroforeesiga (SDS-PAGE). Lõpuks analüüsisid nad viiruse varajaste (E3) ja hiliste (A27, A4) valkude ekspressiooni Western blot abil ja kasutasid spetsiifilisi antikehi, et tuvastada VACV valke, mis interakteeruvad ISG15-ga.

Uuringu tulemused

ISG15 puudumine VACV IHD-J-ga nakatunud MEF-is (ISG15-/-MEF) näitas vähenenud EV tootmist. Lisaks näitasid need rakud IHD-J akumuleerumist tsütoplasmas ja komeedikujuliste naastude kliirensit võrreldes Isg15+/+ MEF-iga.

Isg15-/- MEF-i puhastatud virioonide kvantitatiivne proteoomiline analüüs näitas, et need rakud olid rikastatud nii MV-de kui ka ümbrisega virionide valkudega, kinnitades veelgi erinevate viirusevormide akumuleerumist nendes rakkudes. Lisaks leidsid autorid, et sõrmusesõrme valk 213 (RNF213), ISGüleeritud valkude andur, oli Isg15 -/- proovides üks vähem rikkalikke rakulisi valke. Seetõttu võib RNF213 interaktsioon ISG15-ga olla oluline ka VACV-vastase viirusevastase vastuse jaoks.

Katsed V5-märgistatud ISG15 ekspresseeriva rekombinantse viirusega näitasid, et valk A36 on aktiini saba moodustamiseks hädavajalik ja võib interakteeruda ISG15-ga. Teadlased täheldasid ka valgu B5 ülesreguleerimist Isg15-/- rakkudest puhastatud virioonides. See osaleb IEV moodustamises ja aktiini saba polümerisatsioonis. Üldiselt näitasid uuringu tulemused, et ISG15 puudumisel oli EV vabanemine ja aktiini saba moodustumine häiritud.

Transmissioonelektronmikroskoopia (TEM) analüüs näitas, et rakusisese viiruse osakesed suurenesid IHD-J-ga nakatunud Isg15 -/- rakkudes. Üllataval kombel ei näidanud intratsellulaarsete nakkuslike virionide kvantifitseerimine naastude analüüsi abil genotüüpide vahel erinevusi, mis viitab sellele, et paljud Isg15 -/- rakkudes kogunenud osakesed võivad olla defektsed ja mittenakkuslikud.

Järeldused

Rõugeviirused on pälvinud uut tähelepanu seoses inimesi nakatava zoonootilise ortopoksiviiruse (MPXV) hiljutise esilekerkimisega. Õnneks on MPXV põhjustanud oluliselt madalamat suremust võrreldes VARV-ga, rõugete etioloogilise ainega. Kasvab aga mure, et tulevikus võib see vallutada kunagi VARV poolt hõivatud ökoloogilise niši. Seetõttu uuriti käesolevas uuringus tõendeid selle kohta, kuidas peremeesorganismi piiravad tegurid kontrollivad poksviiruse leviku mehhanisme.

Ühes oma varasemas töös leidsid autorid, et ISGylation pärsib eksosoomide tootmist, mis on rakuvälisesse keskkonda sekreteeritud vesiikulid, sarnaselt EV-dele. Seetõttu oletasid nad, et EV-d kasutavad eksosoomidega sarnast mehhanismi ja et ISG15 suudab tuvastada, millised VACV nakkuslikud vormid viiruse leviku jaoks toodetakse.

Kuigi uuringutulemused näitasid ISG15 koostoimeid mitme VACV-valguga, tuleb nende koostoimete tulemust veel selgitada. ISG15-vahendatud viirusevastaste vastuste sügavam mõistmine võib sillutada teed tõhusate ravimite väljatöötamiseks mitmete inimesi nakatavate viiruste vastu.

See uudisartikkel oli ülevaade esialgsest teaduslikust aruandest, mida avaldamise ajal ei olnud eelretsenseeritud. Alates selle esialgsest avaldamisest on teaduslikku aruannet nüüdseks eelretsenseeritud ja aktsepteeritud akadeemilises ajakirjas avaldamiseks. Lingid esialgsetele ja eelretsenseeritud aruannetele leiate selle artikli lõpus olevast jaotisest Allikad. Vaata allikaid

Viited:

• 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.

Artiklite redaktsioonid

• 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.