Kako sistem ISG15/ISGylation modulira okužbo z virusom vakcinije?

Kako sistem ISG15/ISGylation modulira okužbo z virusom vakcinije?

V nedavni študiji, objavljeni v bioRxiv * Server je raziskovalcem pokazal, kako je z interferonom stimuliran gen 15 (ISG15) vpleten v širjenje virusa vakcinije (VACV).

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

Ta članek je bil pregled predhodnega znanstvenega poročila, ki v času objave ni bilo strokovno pregledano. Od prve objave je bilo znanstveno poročilo strokovno pregledano in sprejeto za objavo v akademski reviji. Povezave do predhodnih in strokovno pregledanih poročil lahko najdete v razdelku Viri na koncu tega članka. Ogled virov

ozadje

ISG15 modulira virusni proteom s kodiranjem majhnega ubikvitinu podobnega posttranslacijskega modifikatorja, ki uravnava več celičnih poti znotraj gostitelja. Tako deluje protivirusno proti številnim virusom, ki povzročajo smrtne bolezni pri ljudeh [npr. virus humane imunske pomanjkljivosti (HIV)].

Poksvirusi, vključno z VACV, so linearni dvoverižni virusi deoksiribonukleinske kisline (DNK) z ovojnico, ki se v celoti razmnožujejo v citoplazmi okuženih celic. Razvili so dve edinstveni, specializirani sili - intracelularne zrele virione (MV) in zunajcelične virione (EV) - za širjenje in osvajanje novih ozemelj na račun gostiteljskih virov. EV, ki izhajajo iz MV, se prenašajo znotraj gostitelja in povzročajo sistemske okužbe. Po drugi strani pa MV, oviti v trans-Golgijevo omrežje (TGN) ali gostiteljske endosomske membrane, podpirajo prenos VACV med dvema gostiteljema.

Prvi se širi po celični lizi, drugi pa iz živih celic prek aktinskih repov. Poleg tega imata obe obliki virusa različno beljakovinsko sestavo in se razlikujeta med različnimi sevi VACV. Kakšno vlogo ima izločanje virusa pri prenosu virusov črnih koz, še ni povsem pojasnjeno. Ker smo se ljudje v zadnjih milijonih let soočili z več napadi virusov, je boljše razumevanje mehanizmov, ki jih virusi uporabljajo za okužbo, ključnega pomena za zmago v naslednji veliki bitki proti njim. Koronavirus-2 hudega akutnega respiratornega sindroma (SARS-CoV-2) je dober primer, kako lahko nekateri virusi povzročijo pandemije z visoko stopnjo smrtnosti.

O študiju

V tej študiji so raziskovalci uporabili mišje embrionalne fibroblaste (MEF), da bi pokazali, kako sistem ISG15/ISGylation modulira okužbo z VACV. Okužili so ovekovečene ISG15+/+ ali ISG15-/- MEF s sevom VACV International Health Department-J (IHD-J). Očistili so znotrajcelične virione z ultracentrifugiranjem skozi 20 % saharozno blazino, ki so jo pripravili za tekočinsko kromatografijo s tandemsko masno spektrometrično analizo (LC-MS/MS).

V navedenih časih po okužbi je ekipa ločila beljakovine z elektroforezo v natrijevem dodecil sulfatu in poliakrilamidnem gelu (SDS-PAGE). Končno so analizirali izražanje virusnih zgodnjih (E3) in poznih (A27, A4) proteinov z Western blotom in uporabili specifična protitelesa za identifikacijo proteinov VACV, ki medsebojno delujejo z ISG15.

Rezultati študije

Odsotnost ISG15 v MEF (ISG15-/-MEF), okuženi z VACV IHD-J, je pokazala zmanjšano proizvodnjo EV. Poleg tega so te celice pokazale kopičenje IHD-J v citoplazmi in očistek plakov v obliki kometa v primerjavi z Isg15+/+ MEF.

Kvantitativna proteomska analiza očiščenih virionov iz Isg15-/- MEF je pokazala, da so bile te celice obogatene z beljakovinami iz obeh MV in virionov z ovojnico, kar dodatno potrjuje kopičenje različnih oblik virusa v teh celicah. Poleg tega so avtorji ugotovili, da je protein prstanca 213 (RNF213), senzor za ISGilirane proteine, med manj bogatimi celičnimi proteini v vzorcih Isg15 −/−. Zato bi lahko bila interakcija RNF213 z ISG15 pomembna tudi za protivirusni odziv proti VACV.

Poskusi z rekombinantnim virusom, ki izraža ISG15, označen z V5, so pokazali, da je protein A36 bistven za tvorbo aktinskega repa in lahko interagira z ISG15. Raziskovalci so opazili tudi regulacijo proteina B5 v virionih, očiščenih iz celic Isg15-/-. Vključen je v tvorbo IEV in polimerizacijo aktinskega repa. Na splošno so rezultati študije pokazali, da sta bila v odsotnosti ISG15 oslabljena sproščanje EV in tvorba aktinskega repa.

Analiza s transmisijsko elektronsko mikroskopijo (TEM) je pokazala, da so bili intracelularni virusni delci povečani v celicah Isg15 −/−, okuženih z IHD-J. Presenetljivo je, da kvantifikacija intracelularnih infektivnih virionov z uporabo testa plakov ni pokazala nobene razlike med genotipi, kar kaže na to, da je veliko nakopičenih delcev v celicah Isg15 −/− morda okvarjenih in neinfektivnih.

Sklepi

Poxvirusi so bili ponovno deležni pozornosti zaradi nedavnega pojava virusa opičjih koz (MPXV), zoonotskega ortopoksvirusa, ki okuži ljudi. Na srečo je MPXV povzročil znatno nižjo umrljivost v primerjavi z VARV, etiološkim povzročiteljem črnih koz. Vse več pa je zaskrbljenosti, da bi lahko v prihodnosti osvojil ekološko nišo, ki jo je nekoč zasedal VARV. Zato je trenutna študija preučila dokaze o tem, kako restrikcijski faktorji gostitelja nadzorujejo mehanizme širjenja poksvirusa.

V enem od svojih prejšnjih dokumentov so avtorji ugotovili, da ISGylation zavira proizvodnjo eksosomov, ki so vezikli, izločeni v zunajcelično okolje, podobno kot EV. Zato so domnevali, da EV uporabljajo mehanizem, podoben eksosomom, in da lahko ISG15 zaznava, katera od nalezljivih oblik VACV se proizvaja za širjenje virusa.

Čeprav so rezultati študije pokazali interakcije ISG15 z več proteini VACV, je treba izid teh interakcij še pojasniti. Globlje razumevanje protivirusnih odzivov, ki jih posreduje ISG15, bi lahko utrlo pot razvoju učinkovitih zdravil proti številnim virusom, ki okužijo ljudi.

Ta članek je bil pregled predhodnega znanstvenega poročila, ki v času objave ni bilo strokovno pregledano. Od prve objave je bilo znanstveno poročilo strokovno pregledano in sprejeto za objavo v akademski reviji. Povezave do predhodnih in strokovno pregledanih poročil lahko najdete v razdelku Viri na koncu tega članka. Ogled virov

Reference:

• 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.

Revizije člankov

• 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.