Kā ISG15/ISGylation sistēma modulē vakcinācijas vīrusa infekciju?

Kā ISG15/ISGylation sistēma modulē vakcinācijas vīrusa infekciju?

Nesenā pētījumā, kas publicēts bioRxiv * Serveris parādīja pētniekiem, kā interferona stimulētais gēns 15 (ISG15) ir iesaistīts vakcinācijas vīrusa (VACV) izplatīšanā.

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

Šis ziņu raksts bija pārskats par sākotnējo zinātnisko ziņojumu, kas publicēšanas laikā nebija recenzēts. Kopš sākotnējās publicēšanas zinātniskais ziņojums tagad ir recenzēts un pieņemts publicēšanai akadēmiskajā žurnālā. Saites uz provizoriskajiem un salīdzinošajiem pārskatiem ir atrodamas sadaļā Avoti šī raksta beigās. Skatīt avotus

fons

ISG15 modulē vīrusa proteomu, kodējot nelielu ubikvitīnam līdzīgu pēctranslācijas modifikatoru, kas regulē vairākus šūnu ceļus saimniekorganismā. Tādējādi tam ir pretvīrusu iedarbība pret vairākiem vīrusiem, kas cilvēkiem izraisa letālas slimības [piemēram, cilvēka imūndeficīta vīrusu (HIV)].

Baku vīrusi, tostarp VACV, ir apvalkoti, lineāri divpavedienu dezoksiribonukleīnskābes (DNS) vīrusi, kas pilnībā replikējas inficēto šūnu citoplazmā. Viņi ir attīstījuši divus unikālus, specializētus spēkus - intracelulāros nobriedušos virionus (MV) un ārpusšūnu virionus (EV), lai izplatītu un iekarotu jaunas teritorijas uz saimniekresursu rēķina. EV, kas iegūti no MV, pārraida saimniekorganismā un izraisa sistēmiskas infekcijas. No otras puses, MV, kas ietīti trans-Golgi tīklā (TGN) vai saimnieka endosomālajās membrānās, atbalsta VACV pārnešanu starp diviem saimniekiem.

Pirmais izplatās pēc šūnu līzes, bet otrais izplatās no dzīvām šūnām caur aktīna astēm. Turklāt abām vīrusu formām ir atšķirīgs olbaltumvielu sastāvs, un tās atšķiras starp dažādiem VACV celmiem. Vēl nav pilnībā izprasts, kāda loma vīrusu izplatībai ir baku vīrusu pārnēsāšanā. Tā kā cilvēki pēdējo miljonu gadu laikā ir saskārušies ar vairākiem vīrusu uzbrukumiem, labāka izpratne par vīrusiem izmantotajiem inficēšanās mehānismiem ir ļoti svarīga, lai uzvarētu nākamajā lielajā cīņā pret tiem. Smags akūts respiratorā sindroma koronavīruss-2 (SARS-CoV-2) ir labs piemērs tam, kā daži vīrusi var izraisīt pandēmijas ar augstu mirstības līmeni.

Par pētījumu

Šajā pētījumā pētnieki izmantoja peles embriju fibroblastus (MEF), lai parādītu, kā ISG15 / ISGilācijas sistēma modulē VACV infekciju. Viņi inficēja iemūžinātos ISG15+/+ vai ISG15-/- MEF ar VACV Starptautiskā veselības departamenta-J (IHD-J) celmu. Viņi attīrīja intracelulāros virionus, ultracentrifugējot caur 20% saharozes spilvenu, ko viņi sagatavoja šķidruma hromatogrāfijai ar tandēma masas spektrometrijas analīzi (LC-MS/MS).

Norādītajos laikos pēc inficēšanās komanda atdalīja olbaltumvielas ar nātrija dodecilsulfāta-poliakrilamīda gēla elektroforēzi (SDS-PAGE). Visbeidzot, viņi analizēja vīrusu agrīno (E3) un vēlīnā (A27, A4) proteīnu ekspresiju ar Western blot un izmantoja specifiskas antivielas, lai identificētu VACV proteīnus, kas mijiedarbojas ar ISG15.

Studiju rezultāti

ISG15 trūkums MEF (ISG15-/-MEF), kas inficēts ar VACV IHD-J, liecināja par samazinātu EV ražošanu. Turklāt šīs šūnas uzrādīja IHD-J uzkrāšanos citoplazmā un komētas formas plāksnīšu klīrensu, salīdzinot ar Isg15+/+ MEF.

Attīrītu Isg15-/- MEF virionu kvantitatīvā proteomiskā analīze parādīja, ka šīs šūnas bija bagātinātas ar proteīniem gan no MV, gan apvalkotajiem virioniem, vēl vairāk apstiprinot dažādu vīrusu formu uzkrāšanos šajās šūnās. Turklāt autori atklāja, ka zeltneša proteīns 213 (RNF213), ISGilētu proteīnu sensors, bija viens no mazāk bagātīgajiem šūnu proteīniem Isg15 -/- paraugos. Tāpēc RNF213 mijiedarbība ar ISG15 varētu būt nozīmīga arī pretvīrusu reakcijai pret VACV.

Eksperimenti ar rekombinantu vīrusu, kas ekspresē ar V5 marķētu ISG15, parādīja, ka proteīns A36 ir būtisks aktīna astes veidošanai un var mijiedarboties ar ISG15. Pētnieki arī novēroja proteīna B5 regulēšanu virionos, kas attīrīti no Isg15-/- šūnām. Tas ir iesaistīts IEV veidošanā un aktīna astes polimerizācijā. Kopumā pētījuma rezultāti liecināja, ka, ja nav ISG15, tika traucēta EV izdalīšanās un aktīna astes veidošanās.

Transmisijas elektronu mikroskopijas (TEM) analīze atklāja, ka intracelulāro vīrusu daļiņu skaits palielinājās ar IHD-J inficētām Isg15 -/- šūnām. Pārsteidzoši, intracelulāro infekciozo virionu kvantitatīva noteikšana, izmantojot aplikuma testu, neuzrādīja atšķirības starp genotipiem, kas liecina, ka daudzas Isg15 -/- šūnās uzkrātās daļiņas var būt bojātas un neinfekciozas.

Secinājumi

Baku vīrusiem ir pievērsta jauna uzmanība, jo nesen parādījās pērtiķu baku vīruss (MPXV), zoonotisks ortopoksvīruss, kas inficē cilvēkus. Par laimi MPXV ir izraisījis ievērojami zemāku mirstību, salīdzinot ar VARV, baku etioloģisko izraisītāju. Tomēr pieaug bažas, ka nākotnē tas varētu iekarot ekoloģisko nišu, kuru kādreiz ieņēma VARV. Tāpēc pašreizējā pētījumā tika pārbaudīti pierādījumi par to, kā saimnieka ierobežošanas faktori kontrolē baku vīrusa izplatīšanās mehānismus.

Vienā no saviem iepriekšējiem rakstiem autori atklāja, ka ISGilācija kavē eksosomu veidošanos, kas ir vezikulas, kas izdalās ārpusšūnu vidē, līdzīgi kā EV. Tāpēc viņi izvirzīja hipotēzi, ka EV izmanto mehānismu, kas līdzīgs eksosomām, un ka ISG15 varētu noteikt, kuras no VACV infekciozajām formām tiek ražotas vīrusa izplatībai.

Lai gan pētījuma rezultāti norādīja uz ISG15 mijiedarbību ar vairākiem VACV proteīniem, šīs mijiedarbības iznākums vēl nav noskaidrots. Dziļāka izpratne par ISG15 mediētām pretvīrusu reakcijām varētu pavērt ceļu efektīvu zāļu izstrādei pret vairākiem vīrusiem, kas inficē cilvēkus.

Šis ziņu raksts bija pārskats par sākotnējo zinātnisko ziņojumu, kas publicēšanas laikā nebija recenzēts. Kopš sākotnējās publicēšanas zinātniskais ziņojums tagad ir recenzēts un pieņemts publicēšanai akadēmiskajā žurnālā. Saites uz provizoriskajiem un salīdzinošajiem pārskatiem ir atrodamas sadaļā Avoti šī raksta beigās. Skatīt avotus

Atsauces:

• 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.

Rakstu labojumi

• 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.