Ako systém ISG15/ISGylation moduluje infekciu vírusom vakcínie?

Ako systém ISG15/ISGylation moduluje infekciu vírusom vakcínie?

V nedávnej štúdii publikovanej v bioRxiv * Server ukázal výskumníkom, ako sa interferónom stimulovaný gén 15 (ISG15) podieľa na šírení vírusu vakcínie (VACV).

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

Tento spravodajský článok bol recenziou predbežnej vedeckej správy, ktorá nebola v čase uverejnenia recenzovaná. Od svojho počiatočného zverejnenia bola vedecká správa teraz recenzovaná a prijatá na publikovanie v akademickom časopise. Odkazy na predbežné a recenzované správy nájdete v časti Zdroje na konci tohto článku. Zobraziť zdroje

pozadia

ISG15 moduluje vírusový proteóm kódovaním malého posttranslačného modifikátora podobného ubikvitínu, ktorý reguluje viaceré bunkové dráhy v hostiteľovi. Vyvíja teda antivírusové aktivity proti niekoľkým vírusom, ktoré spôsobujú smrteľné ochorenia u ľudí [napr. vírus ľudskej imunodeficiencie (HIV)].

Poxvírusy, vrátane VACV, sú obalené, lineárne dvojvláknové vírusy deoxyribonukleovej kyseliny (DNA), ktoré sa úplne replikujú v cytoplazme infikovaných buniek. Vyvinuli dve jedinečné, špecializované sily - intracelulárne zrelé virióny (MV) a extracelulárne virióny (EV) - na šírenie a dobytie nových území na úkor zdrojov hostiteľa. EV odvodené z MV sa prenášajú v rámci hostiteľa a spôsobujú systémové infekcie. Na druhej strane MV zabalené v trans-Golgiho sieti (TGN) alebo hostiteľských endozomálnych membránach podporujú prenos VACV medzi dvoma hostiteľmi.

Prvý sa šíri po lýze buniek, zatiaľ čo druhý sa šíri zo živých buniek prostredníctvom aktínových chvostov. Okrem toho tieto dve vírusové formy majú rôzne proteínové zloženie a líšia sa medzi rôznymi kmeňmi VACV. Zatiaľ nie je úplne pochopené, akú úlohu zohráva vylučovanie vírusov pri prenose vírusov kiahní. Pretože ľudia za posledný milión rokov čelili viacerým útokom vírusov, lepšie pochopenie mechanizmov, ktoré vírusy používajú na infikovanie, je rozhodujúce pre víťazstvo v ďalšom veľkom boji proti nim. Koronavírus-2 ťažkého akútneho respiračného syndrómu (SARS-CoV-2) je dobrým príkladom toho, ako môžu niektoré vírusy spôsobiť pandémie s vysokou mierou úmrtnosti.

O štúdiu

V tejto štúdii výskumníci použili myšie embryonálne fibroblasty (MEF) na demonštráciu toho, ako systém ISG15/ISGylation moduluje infekciu VACV. Infikovali imortalizované ISG15+/+ alebo ISG15-/- MEF kmeňom VACV International Health Department-J (IHD-J). Intracelulárne virióny purifikovali ultracentrifugáciou cez 20% sacharózový vankúšik, ktorý pripravili na kvapalinovú chromatografiu s tandemovou hmotnostnou spektrometriou (LC-MS/MS).

V uvedených časoch po infekcii tím oddelil proteíny elektroforézou na polyakrylamidovom géli s dodecylsulfátom sodným (SDS-PAGE). Nakoniec analyzovali expresiu vírusových skorých (E3) a neskorých (A27, A4) proteínov pomocou Western blotu a použili špecifické protilátky na identifikáciu proteínov VACV, ktoré interagujú s ISG15.

Výsledky štúdie

Neprítomnosť ISG15 v MEF (ISG15-/-MEF) infikovanom VACV IHD-J ukázala zníženú produkciu EV. Okrem toho tieto bunky vykazovali akumuláciu IHD-J v cytoplazme a odstraňovanie plakov v tvare kométy v porovnaní s Isg15+/+ MEF.

Kvantitatívna proteomická analýza purifikovaných viriónov z Isg15-/- MEF ukázala, že tieto bunky boli obohatené o proteíny z MV aj obalených viriónov, čo ďalej potvrdzuje akumuláciu rôznych vírusových foriem v týchto bunkách. Okrem toho autori zistili, že prstencový proteín 213 (RNF213), senzor pre ISGylované proteíny, patril medzi menej hojné bunkové proteíny vo vzorkách Isg15 -/-. Preto by interakcia RNF213 s ISG15 mohla byť relevantná aj pre antivírusovú odpoveď proti VACV.

Experimenty s rekombinantným vírusom exprimujúcim V5-značený ISG15 ukázali, že proteín A36 je nevyhnutný pre tvorbu aktínového chvosta a môže interagovať s ISG15. Výskumníci tiež pozorovali upreguláciu proteínu B5 vo viriónoch purifikovaných z buniek Isg15-/-. Podieľa sa na tvorbe IEV a polymerizácii aktínového chvosta. Celkovo výsledky štúdie naznačujú, že v neprítomnosti ISG15 bolo narušené uvoľňovanie EV a tvorba aktínového chvosta.

Analýza transmisnou elektrónovou mikroskopiou (TEM) odhalila, že intracelulárne vírusové častice boli zvýšené v IHD-J-infikovaných bunkách Isg15 -/-. Prekvapivo, kvantifikácia intracelulárnych infekčných viriónov pomocou plakového testu neukázala žiadny rozdiel medzi genotypmi, čo naznačuje, že mnohé z nahromadených častíc v Isg15 -/- bunkách môžu byť defektné a neinfekčné.

Závery

Poxvírusom sa venuje obnovená pozornosť v dôsledku nedávneho objavenia sa vírusu opičích kiahní (MPXV), zoonotického ortopoxvírusu, ktorý infikuje ľudí. Našťastie MPXV má za následok výrazne nižšiu úmrtnosť v porovnaní s VARV, etiologickým pôvodcom kiahní. Rastú však obavy, že by v budúcnosti mohla dobyť ekologickú niku, ktorú kedysi obsadil VARV. Preto súčasná štúdia skúmala dôkazy o tom, ako reštrikčné faktory hostiteľa kontrolujú mechanizmy šírenia poxvírusu.

V jednom zo svojich predchádzajúcich článkov autori zistili, že ISGylácia inhibuje produkciu exozómov, čo sú vezikuly vylučované do extracelulárneho prostredia, podobne ako EV. Preto predpokladali, že EV používajú mechanizmus podobný exozómom a že ISG15 dokáže vycítiť, ktoré z infekčných foriem VACV sa produkujú na šírenie vírusu.

Hoci výsledky štúdie naznačovali interakcie ISG15 s niekoľkými proteínmi VACV, výsledok týchto interakcií zostáva ešte objasniť. Hlbšie pochopenie antivírusových reakcií sprostredkovaných ISG15 by mohlo pripraviť cestu pre vývoj účinných liekov proti viacerým vírusom, ktoré infikujú ľudí.

Tento spravodajský článok bol recenziou predbežnej vedeckej správy, ktorá nebola v čase uverejnenia recenzovaná. Od svojho počiatočného zverejnenia bola vedecká správa teraz recenzovaná a prijatá na publikovanie v akademickom časopise. Odkazy na predbežné a recenzované správy nájdete v časti Zdroje na konci tohto článku. Zobraziť zdroje

Referencie:

• 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.

Revízie článku

• 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.