In che modo il sistema ISG15/ISGylation modula l’infezione da virus vaccinico?

In che modo il sistema ISG15/ISGylation modula l’infezione da virus vaccinico?

In un recente studio pubblicato su bioRxiv * Server ha mostrato ai ricercatori come il gene 15 stimolato dall'interferone (ISG15) è coinvolto nella diffusione del virus vaccinico (VACV).

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

Questo articolo di notizie era una revisione di un rapporto scientifico preliminare che non era stato sottoposto a revisione paritaria al momento della pubblicazione. Dalla sua pubblicazione iniziale, il rapporto scientifico è stato ora sottoposto a revisione paritaria e accettato per la pubblicazione in una rivista accademica. I collegamenti ai rapporti preliminari e sottoposti a revisione paritaria possono essere trovati nella sezione Fonti alla fine di questo articolo. Visualizza fonti

sfondo

ISG15 modula un proteoma virale codificando un piccolo modificatore post-traduzionale simile all'ubiquitina che regola molteplici percorsi cellulari all'interno dell'ospite. Pertanto, esercita attività antivirale contro diversi virus che causano malattie mortali negli esseri umani [ad esempio, il virus dell’immunodeficienza umana (HIV)].

I poxvirus, compreso il VACV, sono virus avvolti dall'acido desossiribonucleico (DNA) lineare a doppio filamento che si replicano interamente nel citoplasma delle cellule infette. Hanno sviluppato due forze uniche e specializzate: i virioni maturi intracellulari (MV) e i virioni extracellulari (EV) – per diffondersi e conquistare nuovi territori a scapito delle risorse dell’ospite. Gli EV derivati ​​dalle MV si trasmettono all'interno dell'ospite e causano infezioni sistemiche. D'altra parte, le MV avvolte nella rete trans-Golgi (TGN) o nelle membrane endosomiali dell'ospite supportano la trasmissione di VACV tra due ospiti.

Il primo si diffonde dopo la lisi cellulare, mentre il secondo si diffonde dalle cellule viventi attraverso le code di actina. Inoltre, le due forme virali hanno composizioni proteiche diverse e differiscono tra i diversi ceppi di VACV. Non è ancora del tutto chiaro quale sia il ruolo svolto dalla diffusione virale nella trasmissione del virus del vaiolo. Poiché negli ultimi milioni di anni gli esseri umani hanno dovuto affrontare molteplici attacchi da parte dei virus, una migliore comprensione dei meccanismi utilizzati dai virus per infettare è fondamentale per vincere la prossima grande battaglia contro di loro. La sindrome respiratoria acuta grave coronavirus-2 (SARS-CoV-2) è un buon esempio di come alcuni virus possano causare pandemie con alti tassi di mortalità.

A proposito dello studio

Nel presente studio, i ricercatori hanno utilizzato fibroblasti embrionali di topo (MEF) per dimostrare come il sistema ISG15/ISGylation modula l’infezione da VACV. Hanno infettato i MEF ISG15+/+ o ISG15-/- immortalizzati con il ceppo VACV International Health Department-J (IHD-J). Hanno purificato i virioni intracellulari mediante ultracentrifugazione attraverso un cuscino di saccarosio al 20%, che hanno preparato per la cromatografia liquida con analisi di spettrometria di massa tandem (LC-MS/MS).

Nei tempi indicati dopo l'infezione, il team ha separato le proteine ​​mediante elettroforesi su gel di sodio dodecil solfato-poliacrilammide (SDS-PAGE). Infine, hanno analizzato l’espressione delle proteine ​​virali precoci (E3) e tardive (A27, A4) mediante Western blot e hanno utilizzato anticorpi specifici per identificare le proteine ​​VACV che interagiscono con ISG15.

Risultati dello studio

L'assenza di ISG15 nel MEF (ISG15-/-MEF) infetto da VACV IHD-J ha mostrato una ridotta produzione di EV. Inoltre, queste cellule hanno mostrato un accumulo di IHD-J nel citoplasma e l'eliminazione di placche a forma di cometa rispetto a Isg15+/+ MEF.

L'analisi proteomica quantitativa dei virioni purificati da Isg15-/- MEF ha mostrato che queste cellule erano arricchite in proteine ​​sia da MV che da virioni avvolti, confermando ulteriormente l'accumulo di diverse forme virali in queste cellule. Inoltre, gli autori hanno scoperto che la proteina 213 dell'anulare (RNF213), un sensore per le proteine ​​ISGilate, era tra le proteine ​​cellulari meno abbondanti nei campioni Isg15 −/−. Pertanto, l’interazione di RNF213 con ISG15 potrebbe anche essere rilevante per la risposta antivirale contro VACV.

Esperimenti con un virus ricombinante che esprime ISG15 marcato con V5 hanno dimostrato che una proteina A36 è essenziale per la formazione della coda di actina e può interagire con ISG15. I ricercatori hanno anche osservato la sovraregolazione di una proteina B5 nei virioni purificati dalle cellule Isg15-/-. È coinvolto nella formazione dell'IEV e nella polimerizzazione della coda di actina. Nel complesso, i risultati dello studio hanno suggerito che in assenza di ISG15, il rilascio di EV e la formazione della coda di actina erano compromessi.

L'analisi al microscopio elettronico a trasmissione (TEM) ha rivelato che le particelle virali intracellulari erano aumentate nelle cellule Isg15 −/− infette da IHD-J. Sorprendentemente, la quantificazione dei virioni infettivi intracellulari mediante il test delle placche non ha mostrato differenze tra i genotipi, suggerendo che molte delle particelle accumulate nelle cellule Isg15 −/− potrebbero essere difettose e non infettive.

Conclusioni

I poxvirus hanno ricevuto rinnovata attenzione a causa della recente comparsa del virus del vaiolo delle scimmie (MPXV), un orthopoxvirus zoonotico che infetta gli esseri umani. Fortunatamente, l’MPXV ha comportato una mortalità significativamente inferiore rispetto al VARV, l’agente eziologico del vaiolo. Tuttavia, cresce la preoccupazione che in futuro possa conquistare la nicchia ecologica un tempo occupata dal VARV. Pertanto, il presente studio ha esaminato le prove su come i fattori di restrizione dell’ospite controllano i meccanismi di diffusione del poxvirus.

In uno dei loro articoli precedenti, gli autori hanno scoperto che ISGylation inibisce la produzione di esosomi, che sono vescicole secrete nell’ambiente extracellulare, proprio come i veicoli elettrici. Pertanto, hanno ipotizzato che i veicoli elettrici utilizzino un meccanismo simile agli esosomi e che l’ISG15 potesse rilevare quali forme infettive di VACV vengono prodotte per la diffusione del virus.

Sebbene i risultati dello studio abbiano indicato interazioni ISG15 con diverse proteine ​​VACV, il risultato di queste interazioni resta da chiarire. Una comprensione più approfondita delle risposte antivirali mediate dall’ISG15 potrebbe aprire la strada allo sviluppo di farmaci efficaci contro molteplici virus che infettano gli esseri umani.

Questo articolo di notizie era una revisione di un rapporto scientifico preliminare che non era stato sottoposto a revisione paritaria al momento della pubblicazione. Dalla sua pubblicazione iniziale, il rapporto scientifico è stato ora sottoposto a revisione paritaria e accettato per la pubblicazione in una rivista accademica. I collegamenti ai rapporti preliminari e sottoposti a revisione paritaria possono essere trovati nella sezione Fonti alla fine di questo articolo. Visualizza fonti

Riferimenti:

• 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.

Revisioni degli articoli

• 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.