Welchen Einfluss hat SARS-CoV-2 auf die HIV-1-Infektiosität?

In einer kürzlich veröffentlichten Studie Forschungsplatz* Preprint-Server: Forscher untersuchten die Wirkung des schweren akuten respiratorischen Syndroms Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) und der SARS-CoV-Hüllproteine ​​(E) auf die Infektiosität des humanen Immundefizienzvirus Typ 1 (HIV-1).

Studie: Die Hüllproteine ​​von SARS-CoV-2 und SARS-CoV reduzieren wirksam die Infektiosität des Humanen Immundefizienzvirus Typ 1 (HIV-1). Bildnachweis: RAJ CREATIONZS/Shutterstock

Bei diesem Nachrichtenartikel handelte es sich um eine Rezension eines vorläufigen wissenschaftlichen Berichts, der zum Zeitpunkt der Veröffentlichung noch keinem Peer-Review unterzogen worden war. Seit seiner Erstveröffentlichung wurde der wissenschaftliche Bericht nun einem Peer-Review unterzogen und zur Veröffentlichung in einer wissenschaftlichen Zeitschrift angenommen. Links zu den vorläufigen und von Experten überprüften Berichten finden Sie im Abschnitt „Quellen“ am Ende dieses Artikels. Quellen anzeigen

Viruskodierte Ionenkanäle werden Viroporine genannt und sind an der Bildung und Freisetzung von Viren beteiligt. Sowohl das Influenza-A-Virus als auch HIV-1 kodieren für Viroporine. SARS-CoV-2 kodiert für mindestens zwei Viroporine: das Hüllprotein (E) und den offenen Leserahmen (ORF)-3a. In Bezug auf Größe, Position in der Membran, Ionenkanalaktivität und Rolle bei der Förderung der Virusfreisetzung ähneln CoV-E-Proteine ​​dem viralen Protein U (Vpu) von HIV-1. Aufgrund dieser Ähnlichkeiten bestimmte das Team die biologischen Eigenschaften des SARS-CoV-2-E-Proteins in Bezug auf HIV-1, um zu beurteilen, ob es das HIV-1-Vpu ersetzen könnte.

Über die Studie

In der vorliegenden Studie untersuchten die Forscher die HIV-1-Replikation in Gegenwart von Beta-Coronavirus-E-Proteinen.

Das Team untersuchte zunächst die intrazelluläre Expression des SARS-CoV-2-E-Proteins. Das SARS-CoV-2 E-Protein wurde in COS-7-Zellen mithilfe eines Vektors exprimiert, der am C-Terminus mit einem Hämagglutinin (HA)-Tag markiert war. Das E-Protein wurde dann mit Anti-HA-Antikörpern sowie Antikörpern gegen LAMP-1 (späte Endosomen/Lysosomen), das endoplasmatische Retikulum (ER)-Golgi-Zwischenkompartiment (ERGIC53) und Golgin97 (trans-Golgi) immungefärbt. Anschließend co-transfizierte das Team Zellen mit Plasmiden, die das E-HA-Protein exprimierten, und Vektoren, die ER-MoxGFP (RER), TGN38-GFP (TGN) oder Giantin-GFP (cis/mediales Golgi) exprimierten, um die Co-Lokalisierung von zu untersuchen das E-Protein und das ER, TGN und cis-mediale Golgi. Bei diesen Kotransfektionen wurden Zellen fixiert, die permeabilisiert und mit einem Anti-HA-Antikörper immungefärbt waren, um das E-Protein nachzuweisen.

Darüber hinaus verglich das Team die intrazelluläre Lokalisierung von SARS-CoV-2 E mit den Proteinen SARS-CoV, Middle East Respiratory Syndrome (MERS)-CoV und HCoV-OC43 E. Anschließend wurde die Menge des produzierten infektiösen HIV-1 oder vpuHIV-1 getestet, um festzustellen, ob das SARS-CoV-2 E-Protein die Menge erhöhen oder verringern würde. Der leere pcDNA3.1(+)-Vektor, der das E-Protein von SARS-CoV-2, das Glykoprotein D (gD) des Herpes-simplex-Virus Typ 1 (HSV-1), das eine Positivkontrolle für die Restriktion war, oder gD kodierte[TMCT] das von Zellen sezerniert wurde und HIV-1 nicht einschränkte, und pNL4-3 wurden alle in HEK293-Zellen cotransfiziert.

Ergebnisse

Die Studienergebnisse zeigten, dass die ER-, ERGIC-, TGN-, trans-Golgi- und cis-medialen Golgi-Marker gemeinsam mit dem E-Protein lokalisiert waren. Allerdings besaßen weder die Zellplasmamembran noch die Lysosomen das E-Protein. Dies deutete darauf hin, dass die drei E-Proteine ​​ähnlich wie das E-Protein von SARS-CoV-2 innerhalb der Zelle lokalisiert waren. Das Vorhandensein des SARS-CoV-2 E-Proteins reduzierte die Menge des freigesetzten infektiösen HIV-1 drastisch. Die in den Zelllysaten vorhandenen SARS-CoV-2 E- und gD-Proteine ​​wurden während der Co-Transfektionen gut exprimiert, wie die Immunoblots belegen. Darüber hinaus stellte das Team fest, dass in Abwesenheit des Vpu-Proteins das Protein Bone Marrow Stroma Cell Antigen 2 (BST-2) die Menge an HIV-1 verringerte.

Das Team beobachtete, dass die Co-Transfektion mit Vektoren, die für das vpu-HIV-1-Genom, BST-2 und das SARS-CoV-2-E-Protein kodieren, die Produktion des infektiösen Virus reduzierte, wenn auch nicht so signifikant wie das HSV-1-gD-Protein. Immunblots der Zelllysate für gD, BST-2 und das SARS-CoV-2-E-Protein zeigten, dass diese Proteine ​​während der Co-Transfektionen eine signifikante Expression zeigten. Insgesamt stellte das Team fest, dass das E-Protein von SARS-CoV-2 das Wachstum beider Viren verhinderte und die Funktion des Vpu-Proteins nicht ersetzen konnte.

Die Untersuchung der intrazellulären Expression dieser E-Proteine ​​ergab, dass sie, ähnlich wie das E-Protein von SARS-CoV-2, ausschließlich in den ER- und Golgi-Abschnitten der Zelle lokalisiert waren, ohne irgendeine Expression auf der Zelloberfläche zu zeigen. Obwohl gD vorhanden war, hatte es keinen Einfluss auf die Menge des freigesetzten infektiösen HIV-1. Stattdessen wurde die Veröffentlichung eingeschränkt. Die SARS-CoV-2-bezogenen und SARS-CoV-bezogenen E-Proteine ​​verringerten die Menge des freigesetzten infektiösen HIV-1 deutlich um 1,3 % bzw. 1,4 %. Eine geringere Einschränkung wurde für die Proteine ​​MERS-CoV und HCoV-OC43 E bei fast 37 % bzw. 16 % der pcDNA3.1(+)-Kontrolle beobachtet.

Die SARS-CoV-2- und MERS-CoV-E-Proteine ​​teilten etwa 37 % ihrer Aminosäuresequenzen, während die SARS-CoV-2- und HCoV-OC43-E-Proteine ​​etwa 26 % gemeinsam hatten. Die Expression der gD- und E-Proteine ​​wurde durch Immunpräzipitation aus Zelllysaten aus den Restriktionstests verifiziert. Diese Ergebnisse bieten weitere Informationen über die Spezifität der HIV-1-Restriktion.

Insgesamt zeigten die Studienergebnisse die Fähigkeit der SARS-CoV-2- und SARS-CoV-E-Proteine, die Entwicklung einer infektiösen HIV-1-Infektion deutlich zu verhindern. Die Studie ergab, dass die Proteinsynthese höchstwahrscheinlich gehemmt wurde und Apoptose durch die Expression des SARS-CoV-2-E-Proteins ausgelöst wurde. Diese Ergebnisse lieferten den Beweis, dass ein Viroporin eines Virus ein anderes Virus daran hindern kann, Zellen zu infizieren.

Bei diesem Nachrichtenartikel handelte es sich um eine Rezension eines vorläufigen wissenschaftlichen Berichts, der zum Zeitpunkt der Veröffentlichung noch keinem Peer-Review unterzogen worden war. Seit seiner Erstveröffentlichung wurde der wissenschaftliche Bericht nun einem Peer-Review unterzogen und zur Veröffentlichung in einer wissenschaftlichen Zeitschrift angenommen. Links zu den vorläufigen und von Experten überprüften Berichten finden Sie im Abschnitt „Quellen“ am Ende dieses Artikels. Quellen anzeigen

Referenzen:

• Vorläufiger wissenschaftlicher Bericht.
  Wyatt Henke, Hope Waisner, Sachith Polpitiya Arachchige, Maria Kalamvoki, Edward Stephens. (2022). Die Hüllproteine ​​von SARS-CoV-2 und SARS-CoV reduzieren wirksam die Infektiosität des Humanen Immundefizienzvirus Typ 1 (HIV-1). Forschungsplatz. doi: https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-2175808/v1 https://www.researchsquare.com/article/rs-2175808/v1
• Von Experten begutachteter und veröffentlichter wissenschaftlicher Bericht.
  Henke, Wyatt, Hope Waisner, Sachith Polpitiya Arachchige, Maria Kalamvoki und Edward Stephens. 2022. „Die Hüllproteine ​​von SARS-CoV-2 und SARS-CoV reduzieren wirksam die Infektiosität des Humanen Immundefizienzvirus Typ 1 (HIV-1).“ Retrovirologie 19 (1). https://doi.org/10.1186/s12977-022-00611-6. https://retrovirology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12977-022-00611-6.

Artikelrevisionen

• 16. 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.