Недавний iScience Исследование показало, что коронавирус синдрома острой диареи свиней (SADS-CoV) способствует аутофагии для поддержания своей репликации внутри клеток-хозяев. В частности, вирус подавляет путь AKT/мишени рапамицина у млекопитающих (mTOR), вызывая аутофагию.
Исследование: Синдром острой диареи свиней Коронавирус вызывает аутофагию, чтобы способствовать его репликации через путь Akt/mTOR. Image Credit: Kateryna Kon / Shutterstock.com
Фон
SADS-CoV представляет собой оболочечный одноцепочечный вирус рибонуклеиновой кислоты (РНК) с положительным смыслом, принадлежащий к семейству Coronaviridae. Другие высокопатогенные члены того же семейства вирусов включают коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV), коронавирус ближневосточного респираторного синдрома (MERS-CoV) и, совсем недавно, SARS-CoV-2.
SADS-CoV — это зоонозный коронавирус летучих мышей, который был недавно обнаружен в 2017 году. Вирус обладает потенциальной межвидовой трансмиссивностью и способен инфицировать ряд клеток, полученных от свиней, крыс, обезьян и людей. Это подчеркивает необходимость понимания взаимодействия между хозяином и патогеном для определения потенциальных противовирусных терапевтических средств.
Аутофагия является жизненно важным механизмом защиты хозяина от вторжения вирусов. Этот процесс помогает разрушать и элиминировать вирусные компоненты по пути лизосомной деградации. Однако было обнаружено, что некоторые вирусы, такие как вирус Зика, вирус папилломы человека (ВПЧ) и вирус простого герпеса типа 2, блокируют аутофагию хозяина, способствуя репликации и выживанию.
В текущем исследовании ученые изучают связь между инфекцией SADS-CoV и регуляцией аутофагии.
Влияние инфекции SADS-CoV на аутофагию
Клетки, полученные от обезьян и свиней, были инфицированы SADS-CoV-2 и подвергнуты анализу аутофагии в различные моменты времени. Модуляцию аутофагии оценивали, оценивая экспрессию маркера жизненно важных аутофагосом LC3-II.
Было обнаружено, что инфекция SADS-CoV индуцирует экспрессию LC3-II во все протестированные моменты времени после заражения. Самая высокая экспрессия наблюдалась через 24 и 36 часов в зависимости от типа клеток. Кроме того, микроскопический анализ подтвердил накопление аутофагосом в ответ на инфекцию SADS-CoV.
Чтобы определить, может ли неспособный к репликации вирус вызывать аутофагию, SADS-CoV сначала инактивировали ультрафиолетовым (УФ) излучением, а затем использовали для заражения клеток. Этот эксперимент показал, что SADS-CoV необходимо поддерживать свою репликацию внутри клеток-хозяев, чтобы стимулировать процесс аутофагии.
Влияние аутофагии на репликацию SADS-CoV оценивали с использованием рапамицина и 3-метилхладемина, которые являются хорошо зарекомендовавшими себя индукторами и ингибиторами аутофагии соответственно. В то время как было обнаружено, что рапамицин индуцирует как аутофагию, так и репликацию вируса в клетках-хозяевах, в клетках, обработанных 3-метиладемином, наблюдался противоположный эффект.
Эти результаты показывают, что SADS-CoV индуцирует аутофагию, чтобы облегчить его репликацию внутри клеток-хозяев во время инфекции.
Механизм аутофагии, вызванной SADS-CoV
Аутофагия характеризуется образованием аутофагосом и последующим слиянием аутофагосом с лизосомами для деградации вирусных компонентов. В то время как некоторые вирусы индуцируют слияние аутофагосом с эндосомами для выживания, другие предотвращают слияние между аутофагосомами и лизосомами, впоследствии ингибируя поток аутофагии.
Серия экспериментов, проведенных для определения механизмов аутофагии, вызванной SADS-CoV, показала, что вирус индуцирует полный поток аутофагии, чтобы способствовать его репликации. Было обнаружено, что ингибирование слияния аутофагосомы с лизосомой нарушает репликацию вируса.
Дальнейший анализ показал, что SADS-CoV индуцирует аутофагию через ATG5-зависимый путь. ATG5 — это белок, необходимый для образования аутофагосом. На молекулярном уровне SADS-CoV ингибировал сигнальный путь AKT/mTOR, способствуя аутофагии и поддерживая репликацию.
Сигнальный путь mTOR играет решающую роль в инициации аутофагии. AKT представляет собой серин/треонинкиназу, которая действует как вышестоящий сигнальный компонент пути mTOR для регуляции аутофагии.
Влияние ингибирования аутофагии на репликацию SADS-CoV
Протеомный анализ клеток, инфицированных SADS-CoV, был проведен для выявления потенциальных противовирусных молекул-мишеней. Это привело к идентификации восьми дифференциально экспрессируемых белков, связанных с путем PI3K/AKT. Из этих белков только интегрин α3 (ITGA3) проявлял противовирусное действие против репликации SADS-CoV.
ITGA3 представляет собой белок адгезии клеточной мембраны, тесно связанный с аутофагией. Сверхэкспрессия ITGA3 в клетках, инфицированных SADS-CoV, вызывала подавление аутофагии и репликации вируса, а также усиление активности AKT и mTOR. Напротив, противоположные события наблюдались после подавления ITGA3 в инфицированной вирусом клетке.
Эти результаты показывают, что ITGA3 предотвращает репликацию SADS-CoV, ингибируя аутофагию через путь AKT/mTOR.
Значение исследования
В текущем исследовании описывается новый механизм SADS-CV-индуцированной аутофагии, который необходим для репликации и выживания вируса внутри клеток-хозяев. Более того, исследование идентифицирует ITGA3 как потенциальную противовирусную молекулу, которая может предотвращать репликацию вируса путем ингибирования аутофагии.
