SARS-CoV-2 и коронавирус простуды человека OC43 ингибируют образование стрессовых гранул через белок Nsp15.

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале PLOS-патогеныИсследователи изучили механизмы, с помощью которых человеческая простуда предотвращает образование стрессовых гранул бета-коронавируса человека OC43 (HCoV-OC43) и коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2).

задний план

Стрессовые гранулы представляют собой цитоплазматические агрегаты, содержащие вирусную рибонуклеиновую кислоту (РНК) и белки, которые участвуют в стимуляции иммунной системы для обнаружения и подавления вирусной инфекции. Некоторые вирусы развили механизмы, предотвращающие образование стрессовых гранул.

За последнее десятилетие бета-коронавирусы, такие как коронавирус ближневосточного респираторного синдрома (MERS-CoV), коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV) и SARS-CoV-2, стали причиной ошеломляющего числа инфекций и смертей. Некоторые белки коронавируса, такие как белок SARS-CoV-2, продемонстрировали способность ингибировать образование стрессовых гранул во время эктопической гиперэкспрессии.

Понимание того, как такие вирусы, как SARS-CoV-2, предотвращают образование стрессовых гранул, может дать терапевтические мишени для повышения устойчивости клеток к инфекции.

об учебе

В этом исследовании исследователи заразили клетки эмбриональной почки человека (HEK) 293A вирусом HCoV-OC43. Они использовали иммунофлуоресцентное окрашивание эндогенного антиген-родственного белка Т-клеток (TIAR) для обнаружения присутствия стрессовых гранул в инфицированных клетках в несколько моментов времени после заражения.

Чтобы проанализировать активное ингибирование образования стрессовых гранул с помощью HCoV-OC43, они также использовали арсенат натрия для индуцирования образования стрессовых гранул и эукариотического фактора инициации трансляции 2α (eIF2α) в псевдо- и инфицированных вирусом клетках HEK 293A. Серия анализов была повторена в клетках рака толстой кишки человека (HCT-8), чтобы определить, было ли ингибирование образования стрессовых гранул HCoV-OC43 специфичным для клеток HEK 293A. Способность HCoV-OC43 ингибировать независимое от фосфорилирования eIF2α образование стрессовых гранул также исследовали с использованием сильвестерола, который инициирует образование стрессовых гранул, не вызывая фосфорилирования eIF2α.

Кроме того, анализы повторяли с использованием иммунофлуоресцентного окрашивания с использованием других маркеров стрессовых гранул, таких как Ras-гуанозинтрифосфат (GTP) в качестве белков 1 и 2, связывающих домен SH3 (G3BP1 и G3BP2), и эндогенного антигена 1 Т-клеток (TIA-1). ), а также другие факторы.Эукариотическая инициация трансляции 4 субъединиц G и 3 субъединиц B (eIF4G и eIF3B), чтобы определить, ограничено ли ингибирование образования стрессовых гранул HCoV-OC43 стрессовыми гранулами, содержащими TIAR.

Чтобы определить ингибирование образования стрессовых гранул SARS-CoV-2, клетки HEK 293A, экспрессирующие ангиотензинпревращающий фермент-2 (ACE-2), были инфицированы SARS-CoV-2. Сравнивали уровни TIAR в инфицированных SARS-CoV-2 и ложно инфицированных клетках, а для определения уровней G3BP1 и матричной РНК TIAR в инфицированных клетках использовали полимеразную цепную реакцию с обратной транскрипцией (RT-PCR).

Кроме того, зеленый белок с нуклеокапсидной меткой (EGFP) и неструктурный белок 15 (Nsp15) HCoV-OC43 и SARS-CoV-2 были сверхэкспрессированы в клетках HEK 293A, чтобы определить их роль в ингибировании образования стрессовых гранул. Также была исследована роль Nsp15 в мРНК G3BP1 и истощении белка.

последствия

Результаты показали, что в клетках, инфицированных HCoV-OC43 и SARS-CoV-2, стрессовые гранулы не образовывались. Оба коронавируса также ингибировали фосфорилирование eIF2α и образование стрессовых гранул в результате экзогенного стресса. Нуклеокапсидный белок и Nsp15 HCoV-OC43 и SARS-CoV-2 ингибируют образование стрессовых гранул при эктопической гиперэкспрессии. Кроме того, белок Nsp15 HCoV-OC43 и SARS-CoV-2 также ингибировал фосфорилирование eIF2α, индуцированное арсенатом натрия.

Более того, в клетках, инфицированных SARS-CoV-2, уровень белка G3BP1 был резко снижен, и наблюдалось ядерное накопление TIAR. Когда клетки со сверхэкспрессией G3BP1 были инфицированы HCoV-OC43 и сравнивались с клетками, инфицированными HCoV-OC43 без сверхэкспрессии G3BP1, в клетках со сверхэкспрессией G3BP1 наблюдались значительно более низкие уровни репликации вируса, что указывает на то, что G3BP1 играет важную противовирусную роль.

Однако, хотя клетки, сверхэкспрессирующие G3BP1, демонстрировали значительно высокие уровни образования стрессовых гранул, большое количество клеток, инфицированных HCoV-OC43, также продемонстрировало ингибирование образования стрессовых гранул, что указывает на существование механизмов трансляционной интерференции для HCoV-опосредованной остановки -OC43 и SARS. -CoV-2, которые предотвращают образование стрессовых гранул.

выводы

Подводя итог, в исследовании изучалось ингибирование образования стрессовых гранул двумя коронавирусами — SARS-CoV-2 и вирусом простуды человека OC43. Исследователи также изучили роль нуклеокапсидных белков и Nsp15 в ингибировании образования стрессовых гранул. Кроме того, изучалась противовирусная роль белка G3BP1.

В целом результаты показали, что нуклеокапсидный белок и Nsp15 двух вирусов ингибируют образование стрессовых гранул и обеспечивают репликацию вируса посредством отдельных, но взаимодополняющих процессов. Основываясь на результатах, авторы полагают, что нарушение образования стрессовых гранул необходимо для репликации вируса и инфекции, и механизмы, с помощью которых эти вирусы ингибируют образование стрессовых гранул, могут быть потенциальными терапевтическими мишенями.