quinta-feira, 12 de novembro de 2020

Estudo canadense mostra que proteínas virais SARS-CoV-2 interrompem corpos de processamento e remodelam a produção de interferons e citocinas pró-inflamatórias

 

Fonte: SARS-CoV-2 Viral Proteins 12 de novembro de 2020

Proteínas Virais SARS-CoV-2 : Cientista canadense da University of Calgary, University of Ottawa, University of British Columbia e Dalhousie University descobriram em um novo estudo que as proteínas virais dos coronavírus, incluindo aquelas do vírus SARS-CoV-2, são capazes para interromper os chamados corpos de processamento (PBs) no hospedeiro humano, resultando nas modificações da produção de interferon e citocinas pró-inflamatórias.




The Coronaviridae são uma família de vírus com grandes genomas de RNA. Foi demonstrado que sete coronavírus (CoVs) infectam humanos, incluindo a recém-emergida síndrome respiratória aguda grave coronavírus 2 (SARS-CoV-2), a causa da doença coronavírus em 2019 (COVID-19). A resposta do hospedeiro à infecção por CoV é complexa e regulada, em parte, por vias de sinalização antiviral intracelular desencadeadas nas primeiras células infectadas.

 

Novas evidências emergentes sugerem que os CoVs sequestram essas respostas antivirais para remodelar a produção de interferons e citocinas pró-inflamatórias.

 

Os corpos de processamento (PBs) são grânulos de ribonucleoproteína sem membrana que medeiam o decaimento ou supressão translacional de mRNAs celulares; isto é particularmente relevante para mRNA de citocinas pró-inflamatórias que normalmente residem em PBs e são reprimidos. Evidências recentes também sugerem que os PBs ou seus componentes desempenham importantes funções antivirais de ação direta, fornecendo uma razão convincente para sua desmontagem frequente por muitos vírus. Nenhuma informação é conhecida sobre como os CoVs humanos impactam os PBs.

 

Os resultados do estudo mostram que a infecção com o CoV humano, OC43, causa a desmontagem do PB. Além disso, o estudo em equipe mostrou que vários produtos do gene SARS-CoV-2 também medeiam a perda de PB e a perda de PB induzida por vírus se correlaciona com níveis elevados de mRNAs de citocinas pró-inflamatórias que normalmente seriam reprimidos em PBs.

 

A equipe do estudo também demonstrou que estimular a formação de PB antes da infecção por OC43 restringe a replicação viral. Esses dados sugerem que o SARS-CoV-2 e outros CoVs desmontam os PBs durante a infecção para apoiar a replicação viral e evitar as respostas imunes inatas. Como um efeito colateral não intencional, a desmontagem de PBs aumenta a tradução de mRNAs de citocinas pró-inflamatórias que normalmente residem em PBs, remodelando assim a resposta imune subsequente.

 

Os resultados do estudo foram publicados em um servidor de pré-impressão, mas atualmente estão sendo revisados ​​por pares. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.11.08.372995v1

 

Este novo estudo descreve um mecanismo vital pelo qual o novo patógeno SARS-CoV-2 pode restringir a resposta do hospedeiro humano. Ao fazer isso, o estudo explora como esse novo recurso do SARS-CoV-2 funciona e como ele resulta em uma reformulação da resposta imunológica do hospedeiro humano.

 

A equipe de estudo descreve os corpos de processamento (PBs), que são agregações de biomoléculas que ocorrem por todo o corpo. Estes são formados por meio de uma separação de fase líquido-líquido de proteínas que possuem regiões de desordem intrínseca, bem como de interações entre RNA e proteínas ou entre diferentes moléculas de RNA. São compostos por enzimas que atuam no RNA mensageiro (mRNA), produzindo o turnover do RNA por diversos processos.

 < br /> Importante, o RNA em PBs é entregue por proteínas de ligação a RNA (RBPs). Os PBs são, na verdade, grânulos de ribonucleoproteína (RNP) e sofrem constantes flutuações de tamanho e número à medida que respondem a vários estímulos. Por exemplo, qualquer coisa que ativa a via p38 / MK2 MAPK causa a desmontagem dos PBs, assim como as infecções virais.

 

Significativamente, o RNA dentro de PBs constitui cerca de um terço de todo o RNA codificador, mas traduzido de forma imperfeita, bem como o RNA não codificador. O mRNA transcrito dentro das PBs consiste principalmente em mRNAs reguladores em grupos relacionados por função.

 

Um desses grupos inclui fatores de crescimento, citocinas inflamatórias e fatores de crescimento vascular. Este grupo carrega elementos ricos em AU desestabilizantes (AREs) na região 3 'não traduzida (UTR). Este grupo foi sujeito a uma maior taxa de degradação e supressão quando PBs eram visíveis, enquanto a expressão constitutiva de ARE-mRNA foi restaurada com a perda de PBs. Isso é importante em vista de sua função fisiológica.


Os corpos de processamento são um ponto de ligação para o conflito vírus-hospedeiro. Na parte um de nosso modelo, hipotetizamos que os PBs são grânulos antivirais de ação direta que podem restringir a infecção pelo vírus quando presentes como condensados ​​visíveis; por esse motivo, eles são destinados à desmontagem pela maioria dos vírus. Na parte dois de nosso modelo, propomos que a desmontagem de PB viral é percebida pela célula como um sinal de perigo e alivia os transcritos de citocinas suprimidos para produzir citocinas pró-inflamatórias que recrutam e ativam células imunes. Desta forma, a desmontagem de PB também pode contribuir para as respostas de citocinas patogênicas que estão por trás de muitas doenças virais, incluindo COVID.

Portanto, o mecanismo ARE-mRNA permite que as células respondam a estímulos como infecções virais que resultam na perda de PBs, com a secreção de citocinas inflamatórias contendo ARE em um alto nível, incluindo IL-6, IL-8, IL-1β, e TNF.

Efeito de proteínas virais em PBs

 

Foi descoberto que a desmontagem de PBs pode ser por meio do efeito direto de uma proteína viral em um componente PB, que então se move em direção à replicação viral e vias de transcrição dentro da célula, ou é dividido por proteases virais. No entanto, a desmontagem indireta pode ocorrer em resposta a vírus por meio de sinais p38 / MK2.

 

No entanto, a montagem de PBs por produtos de genes virais é muito menos comum. Isso pode indicar que os PBs são diretamente antivirais e que a destruição dessas partículas é favorável à replicação do vírus. Isso está em contraste com outros RNPs, como grânulos de estresse, que têm uma atividade antiviral mais indireta, mediada pela atividade enzimática dos PBs.

 

Outro efeito antiviral indireto dos PBs também é o armazenamento de proteínas envolvidas nas vias de sinalização imune inata. Mais estudos serão necessários para identificar a importância da organização das proteínas dentro dos PBs ou a condensação de ordem superior de várias proteínas dentro de um PB na modulação dos efeitos antivirais do PB.

 

Embora todos os coronavírus sejam conhecidos por sua capacidade de controlar o interferon do hospedeiro e as respostas antivirais, o SARS-CoV-2 é excepcionalmente hábil para fazer isso. O direcionamento incorreto da resposta do interferon está se revelando um dos processos mais importantes que determinam o resultado clínico do COVID-19.

 

Evidências emergentes estão se acumulando para mostrar como este vírus derrota as medidas antivirais do hospedeiro, como quatro proteínas não estruturais (NSPs) que foram relatadas recentemente para agir sobre RNAs celulares específicos para limitar a secreção de IFN-β e, assim, favorecer a disseminação viral abruptamente.

 

Esta pesquisa é a primeira a mostrar que os coronavírus humanos podem desmontar PBs especificamente. O RNA viral pode se traduzir em várias proteínas independentes que podem causar perda de PB. A formação de PBs limita a infecção posterior com o coronavírus sazonal, OC43, de várias maneiras, impedindo a produção da proteína do nucleocapsídeo e prevenindo a produção de progênie infecciosa. Assim, os PBs são um componente significativo das respostas celulares antivirais na infecção por coronavírus.

 

A equipe de estudo examinou os genes SARS-CoV-2 para aqueles que medeiam a perda de PBs e encontrou seis genes que podem causar a perda de PB. Estes incluíram a proteína do nucleocapsídeo (N), NSP1, que desliga a imunidade do hospedeiro, NSP6 e NSP11, e as proteínas acessórias ORF7b e ORF3b.

 

A equipe descobriu que dois deles também melhoraram significativamente a desmontagem de PB, a saber, NSP1 e ORF7b. Eles então examinaram a expressão desses genes de desmontagem de PB em células endoteliais e descobriram que N, (um RBP que induz a montagem de partículas virais) e NSP14 estavam associados à perda de PB. Com seus múltiplos e indiscriminados sítios de ligação ao RNA, ele poderia muito bem puxar o RNA do citoplasma e, assim, evitar a separação de fases de PBs, impedindo fisicamente a interação RNA-proteína.

 

A equipe de estudo também encontrou a NSP14, uma enzima que possui duas funcionalidades diferentes. Embora NSP14 tenha causado perda de PB em células endoteliais, ele falhou em fazê-lo na linha de células de laboratório (chamadas células HeLa), talvez por causa de fatores de estabilização de PB concorrentes nas últimas. Outra explicação pode ser que todas as células endoteliais estudadas aqui foram selecionadas para positividade NSP14, enquanto as células HeLa não foram selecionadas. Ambas as linhas de células mostraram alguns pontos misteriosos, que não eram PBs, e ainda não foram identificados. No entanto, os pesquisadores sugerem que esta proteína pode ser um estabilizador ou fator de promoção da tradução para o mRNA de citocinas encontrado dentro de PBs e contendo AREs e poderia, assim, aumentar as citocinas inflamatórias, como TNF e IFN-β.

 

É importante ressaltar que a proteína NSP1 é a primeira proteína viral a ser expressa após a entrada viral e também é conhecida por restringir a expressão de interferon, bem como genes estimulados por interferon (ISGs). Para conseguir isso, ele se liga à subunidade ribossomal 18S para bloquear o canal de entrada do mRNA dentro da subunidade 40S.

 

Além disso, o ORF7b e o ORF3b são conhecidos por se oporem às respostas do interferon à infecção viral ou por ativar a quinase p38, que elicia a desmontagem de PB. Os cientistas estão trabalhando em maneiras de examinar mais detalhadamente os papéis desempenhados pelo NSP6 e pelo NSP11.

 

Curiosamente, quando as células endoteliais foram infectadas com coronavírus humanos, ocorreu a perda de PB, com níveis muito mais baixos de PBs em 12 e 24 horas após a infecção. Isto foi acompanhado por um aumento de 20 vezes nos níveis de mRNA de IL-6 e IL-8.

 

Mais importante, a presença de PBs também restringiu a infecção por coronavírus. Células para as quais PBs foram entregues antes da infecção viral com OC43 mostrando replicação viral limitada.

 

A autora correspondente, Dra. Jennifer A. Corcoran, do Departamento de Microbiologia, Imunologia e Doenças Infecciosas e Instituto de Pesquisa do Câncer Charbonneau da Universidade de Calgary-Canadá, disse: “Isso fornece uma razão convincente pela qual o SARS-CoV-2 coordenaria um ataque às células PBs usando várias proteínas virais. "

 

No entanto, o mecanismo de restrição dos OPs ainda precisa ser esclarecido. Além disso, a equipe de estudo deseja determinar se a técnica usada para aumentar os níveis de PB nas células tratadas produziu efeitos antivirais ou causou a formação de PBs maiores. Além disso, é uma questão discutível se as proteínas localizadas no PB têm atividade antiviral, independentemente de estarem dentro de um PB formado ou não.

 

O Dr. Corcoran acrescentou: "Consideramos que a restrição antiviral promovida por enzimas PB localizadas requer a formação de grânulos para uma função ótima. Por essa definição, os fatores que promovem a condensação de PB também podem ser antivirais."

 

Assim, a formação de PBs poderia ser direcionada pelo vírus, pois somente quando presentes na forma de condensado visível é que são capazes de restringir infecções virais.

 

Por último, a quebra de PBs evita a supressão normal de mRNAs contendo citocina ARE. Isso significa que a infecção viral também estimula os sinais de perda de PB para o sistema imunológico, indicando perigo. Nesse caso, a perda de PBs pode ser crucial para a resposta celular do sistema imune inato e uma parte automática da via de sinalização de ativação imune desencadeada pela infecção viral.

 

Mais importante ainda, quando este sinal é combinado com a incapacidade de montar uma resposta de interferon, como visto na infecção por SARS-CoV-2, isso pode causar secreção de citocinas perigosamente alta e desregulada. Assim, conclui o estudo, os PBs formam um ponto de encontro tanto para as respostas antivirais diretas quanto para a indução de citocinas pró-inflamatórias, tornando-os "um jogador central na resposta antiviral que coordena a remodelagem imunológica que ocorre após a infecção por CoV."

 

A equipe de estudo concluiu: “Agora propomos um modelo de como os PBs podem regular as respostas celulares inatas à infecção por CoV. Nosso modelo coloca PBs em um ponto de ligação, uma conexão entre as respostas antivirais de ação direta intracelular e as respostas de citocinas pró-inflamatórias. Propomos que os PBs funcionem como grânulos antivirais de ação direta que podem restringir a infecção do vírus se forem fortemente induzidos em condensados ​​moleculares separados por fase; por esse motivo, eles são desmontados pela maioria dos vírus. Em segundo lugar, quando invasores virais causam perda de PB, a célula responde à inativação de PBs com uma chamada de reforços. Isso ocorre porque PBs alojam transcritos de citocinas suprimidos, que são liberados de sua supressão pela desmontagem de PB viral.

 

Para saber mais sobre as proteínas virais SARS-CoV-2 , continue acessando


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