Cum modulează sistemul ISG15/ISGylation infecția cu virusul vaccinia?

Cum modulează sistemul ISG15/ISGylation infecția cu virusul vaccinia?

Într-un studiu recent publicat în bioRxiv * Server le-a arătat cercetătorilor cum este implicată gena 15 stimulată de interferon (ISG15) în răspândirea virusului vaccinia (VACV).

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

Acest articol de știri a fost o revizuire a unui raport științific preliminar care nu a fost revizuit de colegi la momentul publicării. De la publicarea sa inițială, raportul științific a fost acum revizuit de colegi și acceptat pentru publicare într-o jurnal academic. Link-uri către rapoartele preliminare și revizuite de colegi pot fi găsite în secțiunea Surse de la sfârșitul acestui articol. Vizualizați sursele

fundal

ISG15 modulează un proteom viral prin codificarea unui mic modificator post-translațional asemănător ubiquitinei care reglează căi celulare multiple în interiorul gazdei. Astfel, exercită activități antivirale împotriva mai multor virusuri care provoacă boli fatale la oameni [de exemplu, virusul imunodeficienței umane (HIV)].

Poxvirusurile, inclusiv VACV, sunt viruși încapsulați, lineari, dublu catenar al acidului dezoxiribonucleic (ADN) care se reproduc în întregime în citoplasma celulelor infectate. Ei au dezvoltat două forțe unice, specializate - virionii maturi intracelulari (MV) și virionii extracelulari (EVs) - pentru a se răspândi și a cuceri noi teritorii în detrimentul resurselor gazdei. EV-urile derivate din MV se transmit în interiorul gazdei și provoacă infecții sistemice. Pe de altă parte, MV-urile învelite în rețeaua trans-Golgi (TGN) sau membranele endozomale ale gazdei susțin transmiterea VACV între două gazde.

Primul se răspândește după liza celulară, în timp ce cel din urmă se răspândește din celulele vii prin cozile de actină. În plus, cele două forme de virus au compoziții diferite de proteine ​​și diferă între diferitele tulpini de VACV. Nu este încă pe deplin înțeles ce rol joacă excreția virală în transmiterea virusurilor variolei. Deoarece oamenii s-au confruntat cu mai multe atacuri din partea virușilor în ultimul milion de ani, o mai bună înțelegere a mecanismelor pe care le folosesc virușii pentru a infecta este esențială pentru a câștiga următoarea mare bătălie împotriva lor. Sindromul respirator acut sever coronavirus-2 (SARS-CoV-2) este un bun exemplu al modului în care unii viruși pot provoca pandemii cu rate ridicate de mortalitate.

Despre studiu

În prezentul studiu, cercetătorii au folosit fibroblaste embrionare de șoarece (MEF) pentru a demonstra modul în care sistemul ISG15/ISGylation modulează infecția cu VACV. Ei au infectat ISG15+/+ sau ISG15-/- MEF imortalizate cu tulpina VACV International Health Department-J (IHD-J). Ei au purificat virionii intracelulari prin ultracentrifugare printr-o pernă de zaharoză 20%, pe care au pregătit-o pentru cromatografie lichidă cu analiză spectrometrică de masă în tandem (LC-MS/MS).

La momentele indicate după infectare, echipa a separat proteinele prin electroforeză pe gel de dodecil sulfat de sodiu-poliacrilamidă (SDS-PAGE). În cele din urmă, au analizat expresia proteinelor virale timpurii (E3) și tardive (A27, A4) prin Western blot și au folosit anticorpi specifici pentru a identifica proteinele VACV care interacționează cu ISG15.

Rezultatele studiului

Absența ISG15 în MEF (ISG15-/-MEF) infectat cu VACV IHD-J a arătat o producție redusă de EV. Mai mult, aceste celule au prezentat acumulare IHD-J în citoplasmă și clearance-ul plăcilor în formă de cometă în comparație cu Isg15+/+ MEF.

Analiza proteomică cantitativă a virionilor purificați din Isg15-/- MEF a arătat că aceste celule au fost îmbogățite în proteine ​​atât din MV, cât și din virioni înveliți, confirmând în continuare acumularea diferitelor forme de virus în aceste celule. Mai mult, autorii au descoperit că proteina degetului inelar 213 (RNF213), un senzor pentru proteinele ISGilate, a fost printre proteinele celulare mai puțin abundente din probele Isg15 -/-. Prin urmare, interacțiunea RNF213 cu ISG15 ar putea fi, de asemenea, relevantă pentru răspunsul antiviral împotriva VACV.

Experimentele cu un virus recombinant care exprimă ISG15 marcat cu V5 au arătat că o proteină A36 este esențială pentru formarea cozii de actină și poate interacționa cu ISG15. Cercetătorii au observat, de asemenea, reglarea în creștere a unei proteine ​​B5 în virionii purificați din celulele Isg15-/-. Este implicat în formarea IEV și polimerizarea cozii actinei. În general, rezultatele studiului au sugerat că, în absența ISG15, eliberarea EV și formarea cozii de actină au fost afectate.

Analiza microscopiei electronice de transmisie (TEM) a arătat că particulele de virus intracelular au fost crescute în celulele Isg15 -/- infectate cu IHD-J. În mod surprinzător, cuantificarea virionilor infecțioși intracelulari folosind testul plăcii nu a arătat nicio diferență între genotipuri, sugerând că multe dintre particulele acumulate în celulele Isg15 -/- pot fi defecte și neinfectioase.

Concluzii

Poxvirusurile au primit o atenție reînnoită datorită apariției recente a virusului variolei maimuțelor (MPXV), un ortopoxvirus zoonotic care infectează oamenii. Din fericire, MPXV a dus la o mortalitate semnificativ mai scăzută în comparație cu VARV, agentul etiologic al variolei. Cu toate acestea, există o îngrijorare tot mai mare că în viitor ar putea cuceri nișa ecologică ocupată cândva de VARV. Prin urmare, studiul actual a examinat dovezi despre modul în care factorii de restricție ale gazdei controlează mecanismele de răspândire a poxvirusului.

Într-una dintre lucrările lor anterioare, autorii au descoperit că ISGylation inhibă producția de exozomi, care sunt vezicule secretate în mediul extracelular, la fel ca EV. Prin urmare, ei au emis ipoteza că EV-urile folosesc un mecanism similar cu exozomii și că ISG15 ar putea detecta care dintre formele infecțioase de VACV sunt produse pentru răspândirea virusului.

Deși rezultatele studiului au indicat interacțiuni ISG15 cu mai multe proteine ​​VACV, rezultatul acestor interacțiuni rămâne de elucidat. O înțelegere mai profundă a răspunsurilor antivirale mediate de ISG15 ar putea deschide calea pentru dezvoltarea de medicamente eficiente împotriva mai multor virusuri care infectează oamenii.

Acest articol de știri a fost o revizuire a unui raport științific preliminar care nu a fost revizuit de colegi la momentul publicării. De la publicarea sa inițială, raportul științific a fost acum revizuit de colegi și acceptat pentru publicare într-o jurnal academic. Link-uri către rapoartele preliminare și revizuite de colegi pot fi găsite în secțiunea Surse de la sfârșitul acestui articol. Vizualizați sursele

Referinte:

• 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.

Revizuirile articolului

• 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.