Kuinka ISG15/ISGylation-järjestelmä moduloi vacciniavirusinfektiota?

Kuinka ISG15/ISGylation-järjestelmä moduloi vacciniavirusinfektiota?

Äskettäin julkaistussa tutkimuksessa bioRxiv * Palvelin näytti tutkijoille, kuinka interferonin stimuloima geeni 15 (ISG15) liittyy vacciniaviruksen (VACV) leviämiseen.

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

Tämä uutisartikkeli oli katsaus alustavaan tieteelliseen raporttiin, jota ei ollut vertaisarvioitu julkaisuhetkellä. Alkuperäisen julkaisunsa jälkeen tieteellinen raportti on nyt vertaisarvioitu ja hyväksytty julkaistavaksi akateemisessa lehdessä. Linkit alustaviin ja vertaisarvioituihin raportteihin löytyvät tämän artikkelin lopun Lähteet-osiosta. Näytä lähteet

tausta

ISG15 moduloi viruksen proteomia koodaamalla pientä ubikvitiinin kaltaista translaation jälkeistä modifioijaa, joka säätelee useita solureittejä isännässä. Siten se vaikuttaa antiviraalisesti useita viruksia vastaan, jotka aiheuttavat kuolemaan johtavia sairauksia ihmisissä [esim. ihmisen immuunikatovirus (HIV)].

Poxvirukset, mukaan lukien VACV, ovat vaipallisia, lineaarisia kaksijuosteisia deoksiribonukleiinihappoviruksia (DNA), jotka replikoituvat kokonaan infektoituneiden solujen sytoplasmassa. He ovat kehittäneet kaksi ainutlaatuista, erikoistunutta voimaa - solunsisäiset kypsät virionit (MV) ja solunulkoiset virionit (EV:t) - levittämään ja valloittamaan uusia alueita isäntäresurssien kustannuksella. MV:istä peräisin olevat EV:t leviävät isännässä ja aiheuttavat systeemisiä infektioita. Toisaalta trans-Golgi-verkkoon (TGN) tai isännän endosomaalisiin kalvoihin käärityt MV:t tukevat VACV:n siirtymistä kahden isännän välillä.

Ensimmäinen leviää solujen hajoamisen jälkeen, kun taas jälkimmäinen leviää elävistä soluista aktiinipyrstöjen kautta. Lisäksi näillä kahdella virusmuodolla on erilaiset proteiinikoostumukset ja ne eroavat eri VACV-kantojen välillä. Vielä ei täysin ymmärretä, mikä rooli viruksen leviämisellä on isorokkovirusten leviämisessä. Koska ihmiset ovat kohdanneet useita virushyökkäyksiä viimeisen miljoonan vuoden aikana, virusten tartuttamiseen käyttämien mekanismien parempi ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää seuraavan suuren taistelun voittamiseksi niitä vastaan. Vaikea akuutti hengitystieoireyhtymä koronavirus-2 (SARS-CoV-2) on hyvä esimerkki siitä, kuinka jotkut virukset voivat aiheuttaa pandemioita, joilla on korkea kuolleisuus.

Tietoja tutkimuksesta

Tässä tutkimuksessa tutkijat käyttivät hiiren alkion fibroblasteja (MEF) osoittaakseen, kuinka ISG15/ISGylaatiojärjestelmä moduloi VACV-infektiota. He infektoivat immortalisoidut ISG15+/+- tai ISG15-/- MEF:t VACV International Health Department-J (IHD-J) -kannalla. He puhdistivat solunsisäisiä virioneja ultrasentrifugoimalla 20-prosenttisen sakkaroosityynyn läpi, jonka he valmistivat nestekromatografiaa varten tandem-massaspektrometria-analyysillä (LC-MS/MS).

Ilmoitettuina aikoina tartunnan jälkeen ryhmä erotti proteiinit natriumdodekyylisulfaatti-polyakryyliamidigeelielektroforeesilla (SDS-PAGE). Lopuksi he analysoivat viruksen varhaisten (E3) ja myöhäisten (A27, A4) proteiinien ilmentymistä Western blot -menetelmällä ja käyttivät spesifisiä vasta-aineita tunnistamaan VACV-proteiinit, jotka ovat vuorovaikutuksessa ISG15:n kanssa.

Tutkimustulokset

ISG15:n puuttuminen MEF:ssä (ISG15-/-MEF), joka oli infektoitu VACV IHD-J:llä, osoitti vähentynyttä EV-tuotantoa. Lisäksi nämä solut osoittivat IHD-J:n kertymistä sytoplasmaan ja komeetan muotoisten plakkien puhdistumista Isg15+/+ MEF:iin verrattuna.

Isg15-/- MEF:stä peräisin olevien puhdistettujen virionien kvantitatiivinen proteominen analyysi osoitti, että nämä solut rikastuivat proteiineista sekä MV:istä että vaipallisista virioneista, mikä edelleen vahvisti eri virusmuotojen kerääntymisen näihin soluihin. Lisäksi kirjoittajat havaitsivat, että nimetön sormiproteiini 213 (RNF213), ISGyloituneiden proteiinien anturi, oli yksi vähemmän runsaista soluproteiineista Isg15 -/- -näytteissä. Siksi RNF213:n vuorovaikutus ISG15:n kanssa voi myös olla relevanttia VACV:n vastaisen antiviraalisen vasteen kannalta.

Kokeet rekombinanttiviruksella, joka ilmentää V5-merkittyä ISG15:tä, osoittivat, että proteiini A36 on välttämätön aktiinin hännän muodostumiselle ja voi olla vuorovaikutuksessa ISG15:n kanssa. Tutkijat havaitsivat myös B5-proteiinin lisääntymistä Isg15-/--soluista puhdistetuissa virioneissa. Se osallistuu IEV:n muodostukseen ja aktiinin hännän polymerointiin. Kaiken kaikkiaan tutkimustulokset viittasivat siihen, että ISG15:n puuttuessa EV:n vapautuminen ja aktiinihännän muodostuminen heikkenivät.

Transmissioelektronimikroskoopin (TEM) analyysi paljasti, että solunsisäiset viruspartikkelit lisääntyivät IHD-J-infektoiduissa Isg15 -/- -soluissa. Yllättäen solunsisäisten tarttuvien virionien kvantifiointi plakkimäärityksellä ei osoittanut eroa genotyyppien välillä, mikä viittaa siihen, että monet Isg15 -/- -soluihin kerääntyneet hiukkaset voivat olla viallisia ja ei-tarttuvia.

Johtopäätökset

Poxvirukset ovat saaneet uutta huomiota, koska äskettäin on ilmaantunut apinarokkovirus (MPXV), zoonoottinen ortopoksivirus, joka tartuttaa ihmisiä. Onneksi MPXV on johtanut merkittävästi pienempään kuolleisuuteen verrattuna VARV:hen, isorokon etiologiseen aiheuttajaan. On kuitenkin kasvavaa huolta siitä, että se voisi tulevaisuudessa valloittaa VARV:n aikoinaan miehittämän ekologisen markkinaraon. Siksi nykyisessä tutkimuksessa tarkasteltiin todisteita siitä, kuinka isäntärajoitustekijät hallitsevat poxviruksen leviämismekanismeja.

Yhdessä aiemmissa kirjoissaan kirjoittajat havaitsivat, että ISGylaatio estää eksosomien tuotantoa, jotka ovat rakkuloita, jotka erittyvät solunulkoiseen ympäristöön, aivan kuten EV:t. Siksi he olettivat, että sähköautot käyttävät samanlaista mekanismia kuin eksosomit ja että ISG15 voisi aistia, mitä VACV:n tarttuvia muotoja tuotetaan viruksen leviämistä varten.

Vaikka tutkimustulokset osoittivat ISG15-vuorovaikutuksia useiden VACV-proteiinien kanssa, näiden vuorovaikutusten tulos on vielä selvittämättä. ISG15-välitteisten antiviraalisten vasteiden syvemmä ymmärtäminen voisi tasoittaa tietä tehokkaiden lääkkeiden kehittämiselle useita ihmisiä tartuttavia viruksia vastaan.

Tämä uutisartikkeli oli katsaus alustavaan tieteelliseen raporttiin, jota ei ollut vertaisarvioitu julkaisuhetkellä. Alkuperäisen julkaisunsa jälkeen tieteellinen raportti on nyt vertaisarvioitu ja hyväksytty julkaistavaksi akateemisessa lehdessä. Linkit alustaviin ja vertaisarvioituihin raportteihin löytyvät tämän artikkelin lopun Lähteet-osiosta. Näytä lähteet

Viitteet:

• 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.

Artikkelin tarkistukset

• 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.