ISG15/ISGylation 系统如何调节痘苗病毒感染？

ISG15/ISGylation 系统如何调节痘苗病毒感染？

在最近发表的一项研究中 生物Rxiv * 服务器向研究人员展示了干扰素刺激基因 15 (ISG15) 如何参与痘苗病毒 (VACV) 的传播。

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

这篇新闻文章是对初步科学报告的评论，该报告在发表时尚未经过同行评审。 自首次发表以来，该科学报告现已经过同行评审并接受在学术期刊上发表。 初步报告和同行评审报告的链接可以在本文末尾的“来源”部分找到。 查看来源

背景

ISG15 通过编码一种小型泛素样翻译后修饰剂来调节病毒蛋白质组，该修饰剂可调节宿主内的多种细胞途径。 因此，它对多种导致人类致命疾病的病毒[例如人类免疫缺陷病毒（HIV）]发挥抗病毒活性。

痘病毒（包括 VACV）是有包膜的线性双链脱氧核糖核酸 (DNA) 病毒，完全在受感染细胞的细胞质中复制。 它们进化出了两种独特的、专门的力量——细胞内成熟病毒体（MV）和细胞外病毒体（EV）——以牺牲宿主资源为代价来传播和征服新领域。 源自MV的EV在宿主内传播并引起全身感染。 另一方面，包裹在跨高尔基体网络（TGN）或宿主内体膜中的MV支持VACV在两个宿主之间的传播。

前者在细胞裂解后传播，而后者通过肌动蛋白尾部从活细胞传播。 此外，这两种病毒形式具有不同的蛋白质组成，并且不同的VACV毒株之间也存在差异。 目前尚未完全了解病毒脱落在天花病毒传播中起什么作用。 由于人类在过去一百万年里多次面临病毒的攻击，因此更好地了解病毒用于感染的机制对于赢得下一场与病毒的大战至关重要。 严重急性呼吸综合征冠状病毒-2 (SARS-CoV-2) 是一些病毒如何导致高死亡率大流行的一个很好的例子。

关于该研究

在本研究中，研究人员使用小鼠胚胎成纤维细胞 (MEF) 来演示 ISG15/ISGylation 系统如何调节 VACV 感染。 他们用 VACV International Health Department-J (IHD-J) 菌株感染永生化 ISG15+/+ 或 ISG15-/- MEF。 他们通过 20% 蔗糖垫超速离心纯化细胞内病毒体，并准备用于液相色谱串联质谱分析 (LC-MS/MS)。

在感染后的指定时间，研究小组通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）分离蛋白质。 最后，他们通过蛋白质印迹分析了病毒早期（E3）和晚期（A27、A4）蛋白的表达，并使用特异性抗体来鉴定与ISG15相互作用的VACV蛋白。

研究结果

感染 VACV IHD-J 的 MEF (ISG15-/-MEF) 中缺乏 ISG15，表明 EV 产量减少。 此外，与 Isg15+/+ MEF 相比，这些细胞显示出 IHD-J 在细胞质中的积累和彗星状斑块的清除。

对 Isg15-/- MEF 纯化病毒体的定量蛋白质组分析表明，这些细胞富含来自 MV 和包膜病毒体的蛋白质，进一步证实了这些细胞中不同病毒形式的积累。 此外，作者发现环指蛋白 213 (RNF213)（ISG 化蛋白的传感器）是 Isg15 −/− 样本中含量较低的细胞蛋白之一。 因此，RNF213 与 ISG15 的相互作用也可能与针对 VACV 的抗病毒反应有关。

使用表达 V5 标记的 ISG15 的重组病毒进行的实验表明，蛋白 A36 对于肌动蛋白尾部的形成至关重要，并且可能与 ISG15 相互作用。 研究人员还观察到从 Isg15-/- 细胞纯化的病毒粒子中蛋白质 B5 的上调。 它参与 IEV 形成和肌动蛋白尾聚合。 总体而言，研究结果表明，在缺乏 ISG15 的情况下，EV 释放和肌动蛋白尾部形成受到损害。

透射电子显微镜 (TEM) 分析显示，IHD-J 感染的 Isg15 −/− 细胞中细胞内病毒颗粒增加。 令人惊讶的是，使用噬菌斑测定对细胞内感染性病毒颗粒进行定量显示，基因型之间没有差异，这表明 Isg15 -/- 细胞中积累的许多颗粒可能是有缺陷的且非感染性的。

结论

由于最近出现的猴痘病毒（MPXV）（一种感染人类的​​人畜共患正痘病毒），痘病毒再次受到关注。 幸运的是，与天花病原体天花病毒相比，MPXV 的死亡率显着降低。 然而，人们越来越担心它在未来可能会占领曾经被天花病毒占据的生态位。 因此，当前的研究检查了宿主限制因素如何控制痘病毒传播机制的证据。

在他们之前的一篇论文中，作者发现 ISGylation 会抑制外泌体的产生，外泌体是分泌到细胞外环境中的囊泡，很像 EV。 因此，他们假设 EV 使用类似于外泌体的机制，并且 ISG15 可以感知正在产生哪种感染形式的 VACV 以进行病毒传播。

尽管研究结果表明 ISG15 与几种 VACV 蛋白相互作用，但这些相互作用的结果仍有待阐明。 对 ISG15 介导的抗病毒反应的更深入了解可以为开发针对感染人类的​​多种病毒的有效药物铺平道路。

这篇新闻文章是对初步科学报告的评论，该报告在发表时尚未经过同行评审。 自首次发表以来，该科学报告现已经过同行评审并接受在学术期刊上发表。 初步报告和同行评审报告的链接可以在本文末尾的“来源”部分找到。 查看来源

参考：

• 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.

文章修改

• 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.