La regulación negativa de la teterina por el SARS-CoV-2 mejora la propagación viral


La pandemia de la enfermedad del coronavirus 2019 (COVID-19) no muestra signos de ceder. A pesar del inicio de los esfuerzos de vacunación, los científicos continúan trabajando en antivirales efectivos para prevenir y tratar esta enfermedad, lo que requiere una mejor comprensión de cómo y por qué se propaga. Un nuevo trabajo de investigación preimpreso publicado en el bioRxiv* server describe el papel de una proteína del huésped llamada tetherin en la propagación del nuevo coronavirus.

Estudio: El pico de SARS-CoV-2 regula a la baja la tetherina para mejorar la propagación viral.  Haber de imagen: Corona Borealis Studio / Shutterstock

Entrada del SARS-CoV-2 en las células huésped

El síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) logra la entrada a la célula huésped a través del proteína de pico, que se une al receptor de la célula huésped, la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2). Este virus se diferencia de los patógenos anteriores. coronavirus en poseer un nuevo sitio de escisión de furina polibásica que permite que la espiga se divida en sus dos subunidades cuando se expone a la proteasa del huésped, furina.

Los dos fragmentos de espiga, S1 y S2, permanecen unidos covalentemente, y el último sufre escisión por otra proteasa del huésped, TMPRSS2. El S1 ahora se une al receptor del huésped neuropilina-1, permitiendo que el virus ingrese a la célula. El virus unido a la superficie celular está envuelto dentro de un pliegue completo de membrana, el endosoma, que se fusiona con la envoltura viral para liberar la cápside viral en el citoplasma. Finalmente, el ARN viral secuestra los orgánulos celulares para replicarse, sintetizar otros componentes virales y ensamblar los nuevos viriones dentro de los orgánulos ERGIC (retículo endoplásmico-compartimento intermedio de Golgi). Los centros de replicación viral dentro de la célula son vesículas de doble membrana (DMV) compuestas por orgánulos del huésped modificados.

Los virus pueden clasificarse en función de si tienen o no una envoltura lipídica derivada del hospedador. La envoltura protege la cápside viral de la respuesta inmune del huésped y, por lo tanto, mejora la entrada del virus a nuevas células. Por otro lado, la célula huésped puede usar esto para incorporar factores antivirales en las nuevas partículas virales. Muchos virus envueltos pueden adherirse a la membrana plasmática de las células una vez que alcanzan la superficie celular, lo que dificulta una mayor propagación e infección. Esto está mediado por teterina, una proteína del huésped.

Tetherin restringe la liberación viral

La teterina es una proteína de membrana integral de tipo II con un anclaje GPI en la membrana, con una cola corta dentro del citosol y un gran dominio enrollado fuera de la célula. Se expresa en muchos tipos de células, pero el interferón de tipo I aumenta los niveles de teterina. Las moléculas de teterina unen la célula y el virus a través de la formación de homodímeros, utilizando tres residuos de cisteína en el bucle extracelular para crear enlaces disulfuro. Esto mantiene los viriones recién formados en la superficie de las células infectadas, lo que permite que los endosomas se retengan y eviten su propagación.

La teterina restringe la propagación de varios virus con envoltura, incluidos el VIH-1, el Ébola, el herpesvirus asociado al sarcoma de Kaposi y el coronavirus humano 229E (HCoV-229E). Por tanto, varios virus envueltos utilizan varios mecanismos para perder teterina y permitir así la liberación viral. El SARS-CoV regula a la baja la teterina, lo que provoca una mayor propagación del virus, pero el mecanismo no está claro.

Para que la teterina restrinja el virus, estas moléculas deben incorporarse al virus durante el único paso envolvente dentro de ERGIC. Sin embargo, los investigadores encontraron que mientras la teterina se mueve a través de estos orgánulos, finalmente se distribuye en la membrana plasmática y los endosomas. Esto respalda aún más la hipótesis de que la teterina restringe la liberación viral cuando los endosomas u otros DMV se fusionan con la membrana plasmática.

La infección por SARS-CoV-2 regula a la baja la teterina en las células HeLaWT + ACE2.  (A) Se transdujeron células HeLa con lentivirus ACE2 para generar líneas celulares estables.  Las células simuladas y transducidas con ACE2 se lisaron y se sometieron a inmunotransferencia para ACE2.  Se utilizó tubulina como control de carga.  (B) Se infectaron células HeLaWT + ACE2 con SARS-CoV-2 (MOI 0,5).  Las células se fijaron a 24 hpi y se tiñeron para espiga (verde) y DAPI (azul).  (C) Se infectaron células HeLaWT + ACE2 con SARS-CoV-2 (MOI 0,5).  Las células se fijaron a 24 hpi y se tiñeron para espiga (verde), teterina (rojo) y DAPI (azul).  Las células no infectadas se muestran con un asterisco.  (D) Micrografías electrónicas que muestran viriones del SARS-CoV-2 asociados a la membrana plasmática y orgánulos intracelulares llenos de virus.  Se fijaron células HeLaWT + ACE2 infectadas con SARS-CoV-2 (MOI 0,5) a 24 hpi y se procesaron para TEM.  Micrografía izquierda: virus asociado a la membrana plasmática, micrografía central: los compartimentos tubulovesiculares llenos de virus se dirigen hacia la membrana plasmática, micrografía derecha: viriones dentro de los DMV.  (E) Microscopía electrónica de inmuno-oro de superficie de células HeLaWT + ACE2 infectadas con SARS-CoV-2.  Las células se infectaron con SARS-CoV-2 (MOI 0,5), se fijaron a las 24 hpi y se marcaron con inmuno oro con anticuerpos contra teterina.  (F) Como (E) pero marcado con anticuerpos contra el pico de SARS-CoV-2.

La infección por SARS-CoV-2 regula a la baja la teterina en las células HeLaWT + ACE2. (A) Se transdujeron células HeLa con lentivirus ACE2 para generar líneas celulares estables. Las células simuladas y transducidas con ACE2 se lisaron y se sometieron a inmunotransferencia para ACE2. Se utilizó tubulina como control de carga. (B) Se infectaron células HeLaWT + ACE2 con SARS-CoV-2 (MOI 0,5). Las células se fijaron a 24 hpi y se tiñeron para la espiga (verde) y DAPI (azul). (C) Se infectaron células HeLaWT + ACE2 con SARS-CoV-2 (MOI 0,5). Las células se fijaron a 24 hpi y se tiñeron para la espiga (verde), teterina (rojo) y DAPI (azul). Las células no infectadas se muestran con un asterisco. (D) Micrografías electrónicas que muestran viriones del SARS-CoV-2 asociados a la membrana plasmática y orgánulos intracelulares llenos de virus. Se fijaron células HeLaWT + ACE2 infectadas con SARS-CoV-2 (MOI 0,5) a 24 hpi y se procesaron para TEM. Micrografía izquierda: virus asociado a la membrana plasmática, micrografía central: los compartimentos tubulovesiculares llenos de virus se dirigen hacia la membrana plasmática, micrografía derecha: viriones dentro de los DMV. (E) Microscopía electrónica de inmuno-oro de superficie de células HeLaWT + ACE2 infectadas con SARS-CoV-2. Las células se infectaron con SARS-CoV-2 (MOI 0,5), se fijaron a las 24 hpi y se marcaron con inmuno oro con anticuerpos contra teterina. (F) Como (E) pero marcado con anticuerpos contra el pico de SARS-CoV-2.

El interferón regula la concentración de teterina

Las respuestas de IFN de tipo I se atenúan en COVID-19 como en otras infecciones por coronavirus. Se han probado interferones para tratar esta afección, quizás aumentando la concentración de tetherina y, por lo tanto, dificultando la liberación de tetherina. Sin embargo, este no es el único mecanismo por el cual la tetherina se regula negativamente.

El estudio actual demuestra que con el SARS-CoV-2, los viriones se unen a las superficies de las células infectadas mediante teterina. La infección de estas células da como resultado una fuerte disminución del nivel de expresión de teterina en la superficie celular. Descubrieron que la proteína del pico viral media la regulación a la baja de la tetherina, mientras que el ORF7a causa la fragmentación del Golgi.

El SARS-CoV-2 interrumpe la síntesis de tetherina

Los investigadores encontraron que las células humanas no infectadas exhiben teterina en la membrana plasmática y dentro de los compartimentos perinucleares. Después de la infección, la teterina se perdió de la membrana plasmática y aparecieron puntos de tinción dentro de la célula en concentraciones más altas. Algunas áreas de la membrana celular parecían estar teñidas, lo que indica áreas donde el virus estaba anclado a la superficie celular.

Usando microscopía electrónica de transmisión (TEM), encontraron que los virus se agrupaban en la membrana y no se distribuían uniformemente. Se encontraron virus dentro de ERGIC cerca de dichos sitios. También se vieron DMV. Sin embargo, las cisternas de Golgi estaban ausentes, lo que indica una interrupción de la biosíntesis de proteínas.

Sin embargo, los investigadores encontraron que la síntesis de proteínas de superficie no se suprimió universalmente. En cambio, las proteínas específicas se ven afectadas. Descubrieron concentraciones reducidas de teterina. Cuando se reduce la expresión de teterina, encontraron una disminución dramática en los viriones asociados a la superficie, aunque se encontraron viriones dentro de los DMV en la región perinuclear de las células infectadas.

Cuando la expresión de teterina disminuyó, las células infectadas liberaron muchas más partículas virales, lo que indica su incapacidad para contener los nuevos viriones durante el ensamblaje.

Los investigadores concluyeron: “La teterina ejerce una amplia restricción contra numerosos virus envueltos, independientemente de si la gemación se produce en la membrana plasmática o dentro de los compartimentos intracelulares.. “

Papel de las proteínas virales en la regulación negativa de la tetherina

A continuación, examinaron el papel de la proteína viral ORF7a, que mostró que estaba asociada con la fragmentación del aparato de Golgi. Esta biosíntesis de proteínas interrumpida dentro de la célula. Sin embargo, esto no parece ser crítico en la infección humana. Una mayor expresión de ORF3a viral conduce a la acumulación de teterina dentro de la célula. Esto podría reflejar el hecho de que la teterina se transmite a los lisosomas pero se degrada más lentamente de lo habitual.

Por otro lado, la proteína de pico viral conduce a la pérdida de teterina de las superficies celulares. Esto se suma a su función conocida de acoplarse a la superficie de la célula huésped y provocar la fusión de célula a célula después de la infección.

Cuales son las complicaciones?

Los investigadores comentan: “La evolución convergente mostrada por diferentes familias de virus envueltos para regular a la baja la tetherina destaca la importancia de superar la restricción celular para el éxito de los patógenos virales envueltos.. “Dado que la pérdida de teterina se asocia con un mayor título viral, este hallazgo puede facilitar el desarrollo de nuevas terapias que se dirigen a la inhibición o regulación a la baja de la teterina para ofrecer una forma eficaz de controlar muchas de estas enfermedades.

*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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