Como o sistema ISG15/ISGylation modula a infecção pelo vírus vaccinia?

Como o sistema ISG15/ISGylation modula a infecção pelo vírus vaccinia?

Num estudo recente publicado em bioRxiv * O servidor mostrou aos pesquisadores como o gene 15 estimulado por interferon (ISG15) está envolvido na propagação do vírus vaccinia (VACV).

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

Esta notícia foi uma revisão de um relatório científico preliminar que não havia sido revisado por pares no momento da publicação. Desde a sua publicação inicial, o relatório científico foi agora revisto por pares e aceite para publicação numa revista académica. Links para os relatórios preliminares e revisados ​​por pares podem ser encontrados na seção Fontes no final deste artigo. Ver fontes

fundo

ISG15 modula um proteoma viral codificando um pequeno modificador pós-traducional semelhante à ubiquitina que regula múltiplas vias celulares dentro do hospedeiro. Assim, exerce atividades antivirais contra vários vírus que causam doenças fatais em humanos [por exemplo, vírus da imunodeficiência humana (HIV)].

Os poxvírus, incluindo o VACV, são vírus de ácido desoxirribonucléico (DNA) de fita dupla linear e envelopados que se replicam inteiramente no citoplasma das células infectadas. Eles desenvolveram duas forças especializadas únicas - vírions maduros intracelulares (MVs) e vírions extracelulares (EVs) - para espalhar e conquistar novos territórios às custas dos recursos do hospedeiro. Os EVs derivados de MVs transmitem-se dentro do hospedeiro e causam infecções sistêmicas. Por outro lado, os MVs envoltos na rede trans-Golgi (TGN) ou nas membranas endossomais do hospedeiro suportam a transmissão do VACV entre dois hospedeiros.

O primeiro se espalha após a lise celular, enquanto o último se espalha a partir de células vivas através de caudas de actina. Além disso, as duas formas de vírus têm composições proteicas diferentes e diferem entre as diferentes cepas de VACV. Ainda não está totalmente compreendido qual o papel que a eliminação viral desempenha na transmissão dos vírus da varíola. Como os humanos enfrentaram vários ataques de vírus nos últimos milhões de anos, uma melhor compreensão dos mecanismos que os vírus usam para infectar é fundamental para vencer a próxima grande batalha contra eles. A síndrome respiratória aguda grave coronavírus-2 (SARS-CoV-2) é um bom exemplo de como alguns vírus podem causar pandemias com altas taxas de mortalidade.

Sobre o estudo

No presente estudo, os pesquisadores usaram fibroblastos embrionários de camundongo (MEF) para demonstrar como o sistema ISG15/ISGylation modula a infecção por VACV. Eles infectaram MEFs ISG15+/+ ou ISG15-/- imortalizados com a cepa VACV International Health Department-J (IHD-J). Eles purificaram vírions intracelulares por ultracentrifugação através de uma almofada de sacarose a 20%, que prepararam para cromatografia líquida com análise de espectrometria de massa em tandem (LC-MS/MS).

Nos horários indicados após a infecção, a equipe separou as proteínas por eletroforese em gel de dodecil sulfato de sódio-poliacrilamida (SDS-PAGE). Finalmente, analisaram a expressão de proteínas virais precoces (E3) e tardias (A27, A4) por Western blot e usaram anticorpos específicos para identificar proteínas VACV que interagem com ISG15.

Resultados do estudo

A ausência de ISG15 em MEF (ISG15-/-MEF) infectados com VACV IHD-J mostrou redução na produção de EV. Além disso, essas células apresentaram acúmulo de IHD-J no citoplasma e eliminação de placas em forma de cometa em comparação com Isg15+/+ MEF.

A análise proteômica quantitativa de vírions purificados de Isg15-/- MEF mostrou que essas células foram enriquecidas em proteínas tanto de MVs quanto de vírions envelopados, confirmando ainda mais o acúmulo de diferentes formas de vírus nessas células. Além disso, os autores descobriram que a proteína 213 do dedo anelar (RNF213), um sensor para proteínas ISGiladas, estava entre as proteínas celulares menos abundantes nas amostras Isg15 −/−. Portanto, a interação do RNF213 com o ISG15 também poderia ser relevante para a resposta antiviral contra o VACV.

Experimentos com um vírus recombinante que expressa ISG15 marcado com V5 mostraram que uma proteína A36 é essencial para a formação da cauda de actina e pode interagir com o ISG15. Os pesquisadores também observaram a regulação positiva de uma proteína B5 em vírions purificados de células Isg15-/-. Está envolvido na formação de IEV e na polimerização da cauda de actina. No geral, os resultados do estudo sugeriram que, na ausência de ISG15, a liberação de EV e a formação da cauda de actina foram prejudicadas.

A análise de microscopia eletrônica de transmissão (TEM) revelou que as partículas virais intracelulares estavam aumentadas em células Isg15 −/− infectadas com IHD-J. Surpreendentemente, a quantificação de viriões infecciosos intracelulares utilizando o ensaio de placas não mostrou diferença entre os genótipos, sugerindo que muitas das partículas acumuladas nas células Isg15 -/- podem ser defeituosas e não infecciosas.

Conclusões

Os poxvírus receberam atenção renovada devido ao recente surgimento do vírus da varíola dos macacos (MPXV), um ortopoxvírus zoonótico que infecta humanos. Felizmente, o MPXV resultou em mortalidade significativamente menor em comparação ao VARV, o agente etiológico da varíola. No entanto, existe uma preocupação crescente de que no futuro possa conquistar o nicho ecológico outrora ocupado pelo VARV. Portanto, o presente estudo examinou evidências sobre como os fatores de restrição do hospedeiro controlam os mecanismos de propagação do poxvírus.

Num dos seus artigos anteriores, os autores descobriram que a ISGilação inibe a produção de exossomas, que são vesículas segregadas no ambiente extracelular, tal como os EVs. Portanto, eles levantaram a hipótese de que os EVs usam um mecanismo semelhante aos exossomos e que o ISG15 poderia detectar quais das formas infecciosas do VACV estão sendo produzidas para a propagação do vírus.

Embora os resultados do estudo indiquem interações do ISG15 com várias proteínas do VACV, o resultado dessas interações ainda precisa ser elucidado. Uma compreensão mais profunda das respostas antivirais mediadas pelo ISG15 poderia abrir caminho para o desenvolvimento de medicamentos eficazes contra vários vírus que infectam humanos.

Esta notícia foi uma revisão de um relatório científico preliminar que não havia sido revisado por pares no momento da publicação. Desde a sua publicação inicial, o relatório científico foi agora revisto por pares e aceite para publicação numa revista académica. Links para os relatórios preliminares e revisados ​​por pares podem ser encontrados na seção Fontes no final deste artigo. Ver fontes

Referências:

• 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.

Revisões de artigos

• 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.