El SARS-CoV-2 provoca una respuesta de proteína desplegada activada por estrés del ER que conduce a la muerte celular


La actual pandemia de enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) ha despertado un intenso interés en los mecanismos de daño celular y muerte tisular después de la infección por el coronavirus 2, síndrome respiratorio agudo severo (SARS-CoV-2).

Una nueva preimpresión, disponible en el bioRxiv* servidor, describe las diversas formas en que el virus coopta la maquinaria de la célula huésped después de la infección para evadir o modular la respuesta inmune del huésped, alterar el patrón de traducción de proteínas virales y la liberación de nuevas partículas virales.

Estudio: SARS-CoV-2 activa el estrés ER y la respuesta de proteínas desplegadas.  Crédito de la imagen: NIAID / Flickr

Secuestro de la célula huésped

Entre los cambios más importantes que resultan de la infección por SARS-CoV-2 se encuentran el uso de organelos sintéticos de proteínas y vías para producir proteínas virales y su modificación postraduccional al romper proteínas, crear nuevos puentes disulfuro, agregar grupos fosfato y, especialmente, glicosilación.

La importancia de la glicosilación

La glicosilación se refiere al tráfico de proteínas virales recién sintetizadas a través del retículo endoplásmico (RE) y el aparato de Golgi, donde se les agregan glucanos, especialmente glucanos ligados a N. El nivel de glicosilación y plegamiento de proteínas está regulado dentro de estos orgánulos.

Este tipo de procesamiento se utiliza a menudo para escapar de la respuesta inmune del huésped evitando el reconocimiento del virus por parte del huésped; para mejorar la unión virus-receptor; aumentar la infectividad viral y la liberación de la célula; y aumentan la virulencia así como promueven la liberación del virión. Esto lo convierte en un objetivo antivírico terapéutico obvio e importante.

Por ejemplo, si el plegamiento de glicoproteínas se interrumpe inhibiendo la glicosilación ligada a N, o simplemente si el nivel de glicosilación se altera directamente, la infección por SARS-CoV-2 podría ser el objetivo.

En segundo lugar, la síntesis de proteínas virales no regulada por la maquinaria celular secuestrada puede exceder rápidamente la capacidad del RE para plegar proteínas adecuadamente. El alto nivel de proteínas desplegadas induce estrés en el RE, que a su vez desencadena vías compensatorias llamadas respuesta de proteína desplegada (UPR).

Las proteínas virales están glicosiladas, particularmente el SARS-CoV-2 proteína de pico hasta el 35% de su composición. Esto afecta la infectividad y la susceptibilidad a la neutralización inmunológica. El procesamiento del compartimento de RE y Golgi permite que la célula inhiba la glicosilación y quizás suprima la maduración, regulando así el ensamblaje del virión.

La proteína SARS-CoV-2 ORF8 (marco de lectura abierto 8) del virus también interactúa con varias proteínas del RE, interfiriendo con la liberación de interferón-I y obstaculizando así la inmunidad antiviral.

Respuesta de proteína desplegada

El resultado de la UPR es una retroalimentación negativa sobre la síntesis de proteínas, una mayor capacidad de plegamiento del RE y la desviación de las proteínas mal plegadas para que se descompongan en los proteasomas. Comprende tres vías de señalización iniciadas por los tres sensores de proteínas IRE1, PERK y ATF6.

La activación de IRE1 da como resultado la regulación positiva de los genes involucrados en la respuesta al estrés del ER, mientras que la activación de PERK da como resultado la fosforilación. Esto, a su vez, activa otros factores de transcripción que conducen a la expresión de ATF4 en niveles más altos. El resultado es reducir la síntesis de proteínas mientras se inducen algunos otros factores de transcripción relacionados con la UPR.

La liberación de ATF6 de la membrana del RE va seguida de una escisión dentro del aparato de Golgi. La forma activada mejora la expresión de genes que codifican la chaperona ER y otros genes necesarios para la descomposición de las proteínas desplegadas.

Al combinar el análisis del perfil completo de proteínas de la célula huésped infectada con el de las proteínas microsomales y las proteínas desglicosiladas, los investigadores encontraron que, de hecho, el SARS-CoV-2 induce estrés en el ER que conduce a una UPR junto con una reducción de la glicosilación dentro del huésped. célula.

Estas respuestas ya estaban ocurriendo 2 horas después de la infección (hpi), lo que indica que el hospedador glucoproteínas estaban en remodelación. La mayoría de las proteínas en el proteoma del huésped se regularon negativamente a las 48 hpi, mientras que las proteínas virales aumentaron drásticamente en abundancia, lo que refleja la replicación viral.

Apoptosis de células infectadas a través de UPR

Por el contrario, las proteínas relacionadas con la apoptosis, como la caspasa-3 escindida, eran más altas, con mayores tasas de plegamiento de proteínas, en este punto o incluso antes. Los marcadores de estrés oxidativo también aumentaron, a pesar de un aumento temprano de la actividad antioxidante en la célula infectada. Sin embargo, no todas las líneas celulares mostraron tasas iguales de apoptosis, lo que indica que entran en estas vías de señalización celular a velocidades diferentes. Esto podría deberse a que la célula huésped activa simultáneamente respuestas homeostáticas mejoradas para seguir siendo viable.

También se confirmó que la UPR se debe a una infección viral, mediada por el estrés del RE en estas células. La apoptosis se debe a esta vía, así como a la señalización mediada por NRF2.

Por lo tanto, la infección redujo la síntesis de proteínas en todos los puntos temporales, excepto por un aumento temprano a las 6 hpi.

¿Cuáles son las implicaciones?

Estos hallazgos reflejan los de estudios anteriores que indicaban que la activación de las vías de la UPR inducida por virus mejora la expresión de los acompañantes del ER, facilitando así la infección. El estrés ER activa las vías de apoptosis y también puede causar un aumento del estrés oxidativo por especies reactivas de oxígeno, mediado por citocinas prooxidantes como el factor de necrosis tumoral (TNF). El resultado final es la muerte celular en una etapa posterior de la infección, a las 48 hpi.

Los pacientes con COVID-19 grave y complicado muestran marcadores de estrés ER como PERK fosforilado en el tejido pulmonar. Esto también ocurre en las células del hígado y del riñón. Cuanto mayor sea el nivel de transcripción de ER, mayor será la supervivencia del paciente.

El papel clave desempeñado por el estrés ER y la UPR indican su importancia como enfoque terapéutico para la pandemia de COVID-19.

Estos datos destacan la importancia del estrés ER y la modulación de la UPR como mecanismo regulador del hospedador durante la infección viral y podrían apuntar a nuevos objetivos terapéuticos.”, Concluyen los investigadores.

*Noticia importante

bioRxiv publica informes científicos preliminares que no son revisados ​​por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, guiar la práctica clínica / comportamiento relacionado con la salud o tratarse como información establecida.

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