W jaki sposób system ISG15/ISGylacja moduluje infekcję wirusem krowianki?

W jaki sposób system ISG15/ISGylacja moduluje infekcję wirusem krowianki?

W niedawnym badaniu opublikowanym w bioRxiv * Serwer pokazał badaczom, w jaki sposób gen 15 stymulowany interferonem (ISG15) bierze udział w rozprzestrzenianiu się wirusa krowianki (VACV).

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

Ten artykuł prasowy był recenzją wstępnego raportu naukowego, który nie był recenzowany w momencie publikacji. Od czasu pierwszej publikacji raport naukowy został poddany recenzji naukowej i zaakceptowany do publikacji w czasopiśmie akademickim. Linki do raportów wstępnych i recenzowanych można znaleźć w sekcji Źródła na końcu tego artykułu. Zobacz źródła

tło

ISG15 moduluje wirusowy proteom, kodując mały modyfikator potranslacyjny podobny do ubikwityny, który reguluje wiele szlaków komórkowych w gospodarzu. Zatem wywiera działanie przeciwwirusowe przeciwko kilku wirusom powodującym śmiertelne choroby u ludzi [np. ludzki wirus niedoboru odporności (HIV)].

Wirusy ospy, w tym VACV, to otoczkowe, liniowe, dwuniciowe wirusy kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA), które całkowicie replikują się w cytoplazmie zakażonych komórek. Wyewoluowały dwie unikalne, wyspecjalizowane siły – dojrzałe wiriony wewnątrzkomórkowe (MV) i wiriony zewnątrzkomórkowe (EV) – aby rozprzestrzeniać i podbijać nowe terytoria kosztem zasobów gospodarza. EV pochodzące z MV przenoszą się w obrębie żywiciela i powodują infekcje ogólnoustrojowe. Z drugiej strony MV owinięte w sieć trans Golgiego (TGN) lub błony endosomalne gospodarza wspierają transmisję VACV między dwoma gospodarzami.

Pierwsza rozprzestrzenia się po lizie komórek, druga rozprzestrzenia się z żywych komórek poprzez ogony aktynowe. Ponadto te dwie formy wirusa mają różny skład białek i różnią się między różnymi szczepami VACV. Nie jest jeszcze w pełni poznana, jaką rolę odgrywa wydalanie wirusa w przenoszeniu wirusów ospy. Ponieważ w ciągu ostatniego miliona lat ludzie stawali w obliczu wielu ataków wirusów, lepsze zrozumienie mechanizmów wykorzystywanych przez wirusy do infekowania ma kluczowe znaczenie dla wygrania kolejnej wielkiej bitwy z nimi. Koronawirus-2 zespołu ostrej niewydolności oddechowej (SARS-CoV-2) jest dobrym przykładem tego, jak niektóre wirusy mogą powodować pandemie z wysoką śmiertelnością.

O badaniu

W niniejszym badaniu naukowcy wykorzystali mysie embrionalne fibroblasty (MEF), aby wykazać, w jaki sposób układ ISG15/ISGylacja moduluje infekcję VACV. Zainfekowali unieśmiertelnione MEF ISG15+/+ lub ISG15-/- szczepem VACV International Health Department-J (IHD-J). Oczyścili wewnątrzkomórkowe wiriony poprzez ultrawirowanie na poduszce z 20% sacharozy, które przygotowali do chromatografii cieczowej z analizą tandemowej spektrometrii mas (LC-MS/MS).

We wskazanych momentach po infekcji zespół rozdzielił białka za pomocą elektroforezy w żelu poliakrylamidowym z dodecylosiarczanem sodu (SDS-PAGE). Na koniec przeanalizowali ekspresję wczesnych (E3) i późnych (A27, A4) białek wirusa metodą Western blot i wykorzystali specyficzne przeciwciała do zidentyfikowania białek VACV, które oddziałują z ISG15.

Wyniki badań

Brak ISG15 w MEF (ISG15-/-MEF) zakażonym VACV IHD-J wykazał zmniejszoną produkcję EV. Ponadto komórki te wykazywały akumulację IHD-J w cytoplazmie i usuwanie płytek w kształcie komet w porównaniu z Isg15+/+ MEF.

Ilościowa analiza proteomiczna oczyszczonych wirionów z Isg15-/-MEF wykazała, że ​​komórki te zostały wzbogacone w białka zarówno z MV, jak i wirionów otoczkowych, co dodatkowo potwierdza akumulację różnych form wirusa w tych komórkach. Co więcej, autorzy odkryli, że białko palca serdecznego 213 (RNF213), czujnik białek ISGylowanych, było jednym z mniej powszechnych białek komórkowych w próbkach Isg15 −/−. Dlatego interakcja RNF213 z ISG15 może być również istotna dla odpowiedzi przeciwwirusowej przeciwko VACV.

Eksperymenty z rekombinowanym wirusem wyrażającym ISG15 ze znacznikiem V5 wykazały, że białko A36 jest niezbędne do tworzenia ogona aktynowego i może oddziaływać z ISG15. Naukowcy zaobserwowali także regulację w górę białka B5 w wirionach oczyszczonych z komórek Isg15-/-. Bierze udział w tworzeniu IEV i polimeryzacji ogona aktynowego. Ogólnie wyniki badania sugerują, że w przypadku braku ISG15 upośledzone jest uwalnianie EV i tworzenie ogona aktynowego.

Analiza transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) ujawniła, że ​​w komórkach Isg15 -/- zakażonych IHD-J wzrosła liczba wewnątrzkomórkowych cząstek wirusa. Co zaskakujące, ilościowe oznaczenie wewnątrzkomórkowych zakaźnych wirionów za pomocą testu łysinkowego nie wykazało różnicy między genotypami, co sugeruje, że wiele cząstek nagromadzonych w komórkach Isg15 -/- może być wadliwych i niezakaźnych.

Wnioski

Wirusom ospy ponownie zaczęto poświęcać uwagę w związku z niedawnym pojawieniem się wirusa ospy małpiej (MPXV), zoonotycznego ortopokswirusa zakażającego ludzi. Na szczęście MPXV spowodował znacznie niższą śmiertelność w porównaniu z VARV, czynnikiem etiologicznym ospy. Rosną jednak obawy, że w przyszłości może podbić niszę ekologiczną zajmowaną niegdyś przez VARV. Dlatego w bieżącym badaniu zbadano dowody na to, jak czynniki restrykcyjne żywiciela kontrolują mechanizmy rozprzestrzeniania się wirusa ospy.

W jednej ze swoich poprzednich prac autorzy odkryli, że ISGylacja hamuje wytwarzanie egzosomów, które są pęcherzykami wydzielanymi do środowiska zewnątrzkomórkowego, podobnie jak pojazdy elektryczne. Dlatego postawili hipotezę, że EV wykorzystują mechanizm podobny do egzosomów i że ISG15 może wykryć, które z zakaźnych form VACV są produkowane w celu rozprzestrzeniania się wirusa.

Chociaż wyniki badania wskazują na interakcje ISG15 z kilkoma białkami VACV, wynik tych interakcji pozostaje do wyjaśnienia. Głębsze zrozumienie odpowiedzi przeciwwirusowych, w których pośredniczy ISG15, mogłoby utorować drogę do opracowania skutecznych leków przeciwko wielu wirusom infekującym ludzi.

Ten artykuł prasowy był recenzją wstępnego raportu naukowego, który nie był recenzowany w momencie publikacji. Od czasu pierwszej publikacji raport naukowy został poddany recenzji naukowej i zaakceptowany do publikacji w czasopiśmie akademickim. Linki do raportów wstępnych i recenzowanych można znaleźć w sekcji Źródła na końcu tego artykułu. Zobacz źródła

Referencje:

• 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.

Rewizje artykułu

• 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.