Hogyan modulálja az ISG15/ISGylation rendszer a vacciniavírus fertőzést?

Hogyan modulálja az ISG15/ISGylation rendszer a vacciniavírus fertőzést?

Egy nemrégiben megjelent tanulmányban bioRxiv * A szerver megmutatta a kutatóknak, hogy az interferon által stimulált 15-ös gén (ISG15) hogyan játszik szerepet a vaccinia vírus (VACV) terjedésében.

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

Ez a hírcikk egy előzetes tudományos jelentés áttekintése volt, amelyet a közzététel időpontjában még nem értékeltek szakértők. Az első megjelenés óta a tudományos jelentést szakértői lektoráltak, és elfogadták egy tudományos folyóiratban való közzétételre. Az előzetes és a lektorált jelentésekre mutató hivatkozások a cikk végén található Források részben találhatók. Források megtekintése

háttér

Az ISG15 egy vírusproteomot modulál azáltal, hogy egy kis ubiquitin-szerű poszttranszlációs módosítót kódol, amely többféle sejtútvonalat szabályoz a gazdaszervezeten belül. Így vírusellenes hatást fejt ki számos olyan vírus ellen, amelyek emberben végzetes betegségeket okoznak [például humán immundeficiencia vírus (HIV)].

A himlővírusok, beleértve a VACV-t is, burkos, lineáris kétszálú dezoxiribonukleinsav (DNS) vírusok, amelyek teljes egészében a fertőzött sejtek citoplazmájában replikálódnak. Két egyedi, speciális erőt fejlesztettek ki – intracelluláris érett virionokat (MV) és extracelluláris virionokat (EV) –, hogy terjesszenek és hódítsanak meg új területeket a gazdaszervezet erőforrásainak rovására. Az MV-kből származó EV-k a gazdaszervezeten belül terjednek, és szisztémás fertőzéseket okoznak. Másrészt a transz-Golgi hálózatba (TGN) vagy a gazda endoszómális membránjaiba burkolt MV-k támogatják a VACV átvitelét két gazda között.

Az előbbi sejtlízis után, míg az utóbbi élő sejtekből az aktinfarkakon keresztül terjed. Ezenkívül a két vírusforma eltérő fehérjeösszetételű, és különbözik a különböző VACV-törzsek között. Egyelőre nem teljesen ismert, hogy a vírusleadás milyen szerepet játszik a himlővírusok átvitelében. Mivel az emberek az elmúlt egymillió év során többször is vírustámadásokkal szembesültek, a vírusok fertőzésre használt mechanizmusainak jobb megértése kulcsfontosságú ahhoz, hogy megnyerjük a következő nagy csatát ellenük. A súlyos akut légúti szindróma koronavírus-2 (SARS-CoV-2) jó példája annak, hogy egyes vírusok miként okozhatnak magas halálozási arányú pandémiát.

A tanulmányról

A jelen tanulmányban a kutatók egérembrionális fibroblasztokat (MEF) használtak annak bemutatására, hogy az ISG15/ISGilációs rendszer hogyan modulálja a VACV fertőzést. Megfertőzték az immortalizált ISG15+/+ vagy ISG15-/- MEF-eket a VACV International Health Department-J (IHD-J) törzzsel. 20%-os szacharózpárnán keresztül ultracentrifugálással tisztították az intracelluláris virionokat, amelyeket tandem tömegspektrometriás analízissel (LC-MS/MS) készítettek elő folyadékkromatográfiára.

A fertőzést követő jelzett időpontokban a csoport nátrium-dodecil-szulfát-poliakrilamid gélelektroforézissel (SDS-PAGE) választotta el a fehérjéket. Végül Western blottal elemezték a virális korai (E3) és késői (A27, A4) fehérjék expresszióját, és specifikus antitesteket használtak az ISG15-tel kölcsönhatásba lépő VACV fehérjék azonosítására.

Tanulmányi eredmények

Az ISG15 hiánya a VACV IHD-J-vel fertőzött MEF-ben (ISG15-/-MEF) csökkent EV-termelést mutatott. Ezenkívül ezek a sejtek IHD-J felhalmozódást mutattak a citoplazmában és az üstökös alakú plakkok kiürülését az Isg15+/+ MEF-hez képest.

Az Isg15-/- MEF-ből származó tisztított virionok kvantitatív proteomikai analízise azt mutatta, hogy ezek a sejtek mind az MV-kből, mind a burokkal rendelkező virionokból származó fehérjékben gazdagodtak, tovább erősítve a különböző vírusformák felhalmozódását ezekben a sejtekben. Ezenkívül a szerzők azt találták, hogy a gyűrűsujj fehérje 213 (RNF213), az ISGilált fehérjék érzékelője, az Isg15 -/- mintákban a kevésbé bőséges sejtfehérjék közé tartozik. Ezért az RNF213 és az ISG15 kölcsönhatása is releváns lehet a VACV elleni antivirális válasz szempontjából.

A V5-jelölésű ISG15-öt expresszáló rekombináns vírussal végzett kísérletek azt mutatták, hogy az A36 fehérje elengedhetetlen az aktinfarok kialakulásához, és kölcsönhatásba léphet az ISG15-tel. A kutatók az Isg15-/- sejtekből tisztított virionokban is megfigyelték a B5 fehérje fokozott szabályozását. Részt vesz az IEV képződésében és az aktin farok polimerizációjában. Összességében a vizsgálati eredmények azt sugallták, hogy az ISG15 hiányában az EV felszabadulása és az aktin farok képződése károsodott.

Transzmissziós elektronmikroszkópos (TEM) analízis kimutatta, hogy az intracelluláris vírusrészecskék megnövekedtek az IHD-J-vel fertőzött Isg15 -/- sejtekben. Meglepő módon az intracelluláris fertőző virionok plakk vizsgálattal történő mennyiségi meghatározása nem mutatott különbséget a genotípusok között, ami arra utal, hogy az Isg15 -/- sejtekben felhalmozódott részecskék közül sok hibás és nem fertőző lehet.

Következtetések

A himlővírusok a közelmúltban megjelentek a majomhimlő vírus (MPXV) miatt, amely egy zoonózisos orthopoxvírus, amely az embereket is megfertőzi. Szerencsére az MPXV szignifikánsan alacsonyabb mortalitást eredményezett, mint a VARV, a himlő etiológiai ágense. Ugyanakkor egyre nagyobb aggodalomra ad okot, hogy a jövőben meghódíthatja a VARV által egykor elfoglalt ökológiai rést. Ezért a jelenlegi tanulmány bizonyítékokat vizsgált arra vonatkozóan, hogy a gazdaszervezet restrikciós faktorai hogyan szabályozzák a himlővírus terjedésének mechanizmusait.

Egyik korábbi tanulmányukban a szerzők azt találták, hogy az ISGiláció gátolja az exoszómák termelődését, amelyek az extracelluláris környezetbe szekretált vezikulák, hasonlóan az EV-ekhez. Ezért azt feltételezték, hogy az EV-k az exoszómákhoz hasonló mechanizmust használnak, és az ISG15 képes érzékelni, hogy a VACV mely fertőző formái termelődnek a vírus terjedéséhez.

Bár a vizsgálati eredmények ISG15 kölcsönhatásokat jeleztek több VACV fehérjével, ezeknek a kölcsönhatásoknak az eredményét még tisztázni kell. Az ISG15 által közvetített vírusellenes válaszok mélyebb megértése megnyithatja az utat az embert megfertőző több vírus elleni hatékony gyógyszerek kifejlesztéséhez.

Ez a hírcikk egy előzetes tudományos jelentés áttekintése volt, amelyet a közzététel időpontjában még nem értékeltek szakértők. Az első megjelenés óta a tudományos jelentést szakértői lektoráltak, és elfogadták egy tudományos folyóiratban való közzétételre. Az előzetes és a lektorált jelentésekre mutató hivatkozások a cikk végén található Források részben találhatók. Források megtekintése

Referenciák:

• 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.

Cikk átdolgozások

• 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.