Kako sustav ISG15/ISGylation modulira infekciju virusom vakcinije?

Kako sustav ISG15/ISGylation modulira infekciju virusom vakcinije?

U nedavnoj studiji objavljenoj u bioRxiv * Server je pokazao istraživačima kako je gen 15 stimuliran interferonom (ISG15) uključen u širenje virusa vakcinije (VACV).

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

Ovaj novinski članak bio je pregled preliminarnog znanstvenog izvješća koje nije bilo recenzirano u vrijeme objavljivanja. Od svoje prve objave, znanstveno izvješće sada je recenzirano i prihvaćeno za objavljivanje u akademskom časopisu. Veze na preliminarna i recenzirana izvješća mogu se pronaći u odjeljku Izvori na kraju ovog članka. Pogledaj izvore

pozadina

ISG15 modulira virusni proteom kodiranjem malog posttranslacijskog modifikatora nalik ubikvitinu koji regulira višestruke stanične putove unutar domaćina. Stoga djeluje antivirusno protiv nekoliko virusa koji uzrokuju smrtonosne bolesti kod ljudi [npr. virus humane imunodeficijencije (HIV)].

Poksvirusi, uključujući VACV, su linearni dvolančani virusi dezoksiribonukleinske kiseline (DNK) s ovojnicom koji se u potpunosti repliciraju u citoplazmi zaraženih stanica. Razvili su dvije jedinstvene, specijalizirane snage - unutarstanične zrele virione (MV) i izvanstanične virione (EV) - za širenje i osvajanje novih teritorija na račun resursa domaćina. EV izvedeni iz MV prenose se unutar domaćina i uzrokuju sistemske infekcije. S druge strane, MV omotane u trans-Golgijevu mrežu (TGN) ili endosomalne membrane domaćina podržavaju prijenos VACV između dva domaćina.

Prvi se širi nakon stanične lize, dok se drugi širi iz živih stanica putem aktinskih repova. Osim toga, dva oblika virusa imaju različite sastave proteina i razlikuju se među različitim sojevima VACV. Još nije u potpunosti razjašnjeno kakvu ulogu ima izlučivanje virusa u prijenosu virusa malih boginja. Budući da su se ljudi tijekom posljednjih milijun godina suočili s višestrukim napadima virusa, bolje razumijevanje mehanizama koje virusi koriste za zarazu ključno je za pobjedu u sljedećoj velikoj bitci protiv njih. Teški akutni respiratorni sindrom coronavirus-2 (SARS-CoV-2) dobar je primjer kako neki virusi mogu izazvati pandemije s visokim stopama smrtnosti.

O studiju

U ovoj studiji, istraživači su koristili mišje embrionalne fibroblaste (MEF) kako bi pokazali kako sustav ISG15/ISGylation modulira VACV infekciju. Inficirali su besmrtne ISG15+/+ ili ISG15-/- MEF-ove sa sojem VACV International Health Department-J (IHD-J). Oni su pročistili intracelularne virione ultracentrifugiranjem kroz jastuk od 20% saharoze, koji su pripremili za tekućinsku kromatografiju s analizom tandem masene spektrometrije (LC-MS/MS).

U naznačeno vrijeme nakon infekcije, tim je odvojio proteine ​​elektroforezom natrij dodecil sulfat-poliakrilamid gel (SDS-PAGE). Konačno, analizirali su ekspresiju virusnih ranih (E3) i kasnih (A27, A4) proteina Western blotom i upotrijebili specifična antitijela za identifikaciju VACV proteina koji su u interakciji s ISG15.

Rezultati studije

Odsutnost ISG15 u MEF (ISG15-/-MEF) zaraženom VACV IHD-J pokazala je smanjenu proizvodnju EV. Nadalje, ove su stanice pokazale nakupljanje IHD-J u citoplazmi i uklanjanje plakova u obliku kometa u usporedbi s Isg15+/+ MEF.

Kvantitativna proteomska analiza pročišćenih viriona iz Isg15-/- MEF pokazala je da su te stanice bile obogaćene proteinima iz oba MV-a i viriona s ovojnicom, dodatno potvrđujući nakupljanje različitih oblika virusa u tim stanicama. Nadalje, autori su otkrili da je protein prstenjaka 213 (RNF213), senzor za ISGilirane proteine, bio među manje zastupljenim staničnim proteinima u Isg15 −/− uzorcima. Stoga bi interakcija RNF213 s ISG15 također mogla biti relevantna za antivirusni odgovor protiv VACV.

Eksperimenti s rekombinantnim virusom koji eksprimira V5-označeni ISG15 pokazali su da je protein A36 bitan za formiranje aktinskog repa i da može djelovati u interakciju s ISG15. Istraživači su također primijetili pojačanu regulaciju proteina B5 u virionima pročišćenim iz Isg15-/- stanica. Uključen je u stvaranje IEV-a i polimerizaciju aktinskog repa. Sve u svemu, rezultati studije sugeriraju da su u nedostatku ISG15 oslabljeni oslobađanje EV i formiranje aktinskog repa.

Analiza transmisijske elektronske mikroskopije (TEM) otkrila je da su intracelularne virusne čestice povećane u stanicama Isg15 -/− zaraženim IHD-J. Iznenađujuće, kvantifikacija intracelularnih infektivnih viriona korištenjem testa plaka nije pokazala razliku između genotipova, što sugerira da mnoge akumulirane čestice u Isg15 −/− stanicama mogu biti neispravne i neinfektivne.

Zaključci

Poksvirusi su ponovno dobili pozornost zbog nedavnog pojavljivanja virusa majmunskih boginja (MPXV), zoonotskog ortopoksvirusa koji inficira ljude. Srećom, MPXV je rezultirao znatno nižom smrtnošću u usporedbi s VARV-om, etiološkim uzročnikom malih boginja. Međutim, raste zabrinutost da bi u budućnosti mogao osvojiti ekološku nišu koju je nekoć zauzimao VARV. Stoga je trenutna studija ispitivala dokaze o tome kako restrikcijski faktori domaćina kontroliraju mehanizme širenja poksvirusa.

U jednom od svojih prethodnih radova, autori su otkrili da ISGylation inhibira proizvodnju egzosoma, koji su vezikule izlučene u izvanstanični okoliš, slično kao EV. Stoga su pretpostavili da EV koriste mehanizam sličan egzosomima i da ISG15 može osjetiti koji se zarazni oblici VACV proizvode za širenje virusa.

Iako su rezultati studije ukazali na interakcije ISG15 s nekoliko VACV proteina, ishod tih interakcija tek treba razjasniti. Dublje razumijevanje antivirusnih odgovora posredovanih ISG15 moglo bi otvoriti put za razvoj učinkovitih lijekova protiv višestrukih virusa koji inficiraju ljude.

Ovaj novinski članak bio je pregled preliminarnog znanstvenog izvješća koje nije bilo recenzirano u vrijeme objavljivanja. Od svoje prve objave, znanstveno izvješće sada je recenzirano i prihvaćeno za objavljivanje u akademskom časopisu. Veze na preliminarna i recenzirana izvješća mogu se pronaći u odjeljku Izvori na kraju ovog članka. Pogledaj izvore

Reference:

• 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.

Revizije članaka

• 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.