Опубликовано : Май 27, 2020

Исследователи обнаружили ключевого игрока в вирусной инфекции гепатита А

Исследователи обнаружили ключевого игрока в заражении вирусом гепатита А
                Частицы вируса гепатита А (розовые), попавшие в лизосомы (желтые внутриклеточные органеллы), неспособны инициировать репликацию в цитоплазме клеток из-за выбивания фермента UCGC. Предоставлено: Марина Капустина, PhD, Медицинский факультет UNC.

Как вирусу гепатита А (HAV) удается проникнуть в клетки печени, называемые гепатоцитами, и инициировать инфекцию, оставалось загадкой в ​​течение пятидесяти лет до сих пор. Исследователи Медицинской школы Университета Северной Каролины разработали эксперименты с использованием инструментов редактирования генов, чтобы выяснить, как молекулы, называемые ганглиозидами, де-факто являются привратниками для проникновения вируса в клетки печени.
                                                                                       

Исследование, опубликованное в Nature Microbiology, выявило ганглиозиды как ключевого игрока в HAV и привело к ряду других вопросов, например, как именно вирусные РНК переходят между различными компартментами в клетках печени человека в копировать и вызвать болезнь.

«Открытие того факта, что ганглиозиды являются важными рецепторами инфекции HAV, добавляет интересный сюжет к истории о гепатите А», — сказал старший автор, доктор медицинских наук Стэнли Лемон, профессор медицины и микробиологии в Медицинском факультете UNC и член Института UNC. для глобального здравоохранения и инфекционных заболеваний. «Ганглиозиды структурно схожи у разных видов млекопитающих, в отличие от белков, что помогает объяснить межвидовую передачу древних гепатовирусов. Понимание того, что помогает вирусу прыгать от одного вида животных к другому, невероятно важно, о чем ясно свидетельствует нынешняя пандемия Covid-19. . «

HAV был обнаружен почти 50 лет назад, и хотя вакцина существует, лечения нет. Вирус до сих пор ежегодно поражает более 1,4 миллиона человек во всем мире, и в последние годы в Соединенных Штатах растет число случаев гепатита, некоторые из которых заканчиваются смертельным исходом. Многие люди испытывают очень слабые симптомы или вообще не проявляют их, особенно дети. Пациенты с симптомами, которые могут длиться восемь недель, а иногда и дольше, часто испытывают тошноту, рвоту, диарею, желтуху, лихорадку и боли в животе. После первоначального заражения у 10-15% инфицированных людей отмечаются рецидивы симптомов в течение первых шести месяцев. Острая печеночная недостаточность встречается редко, но чаще встречается у пожилых людей.

HAV заражает людей с помощью механизмов, аналогичных другим вирусам; он взаимодействует с рецепторными молекулами на поверхности человеческих клеток, чтобы получить доступ. Знание рецептора вируса не только помогает исследователям понять, как вирус проникает в клетки, но также создает возможности для разработки противовирусных препаратов, чтобы блокировать взаимодействие для предотвращения или лечения заболевания.

Среди пяти известных вирусов гепатита, которые вызывают острое или хроническое заболевание печени у людей, были идентифицированы рецепторы для вируса гепатита С и вируса гепатита В. Для гепатита А идентичность рецептора оставалась неуловимой. Черная овца семейства пикорнавирусов однозначно существует в двух режимах: как неокруженные (голые) вирусы (nHAV), состоящие из белковой оболочки, называемой капсидом, окружающим геном РНК; или как «квазиопакованные» вирусы (eHAV), в которых капсиды, содержащие вирусный геном, скрыты внутри мембран клетки-хозяина.

Попав внутрь печени, eHAV высвобождается из инфицированных гепатоцитов для циркуляции в крови, тогда как обнаженные частицы nHAV выделяются с калом. Оба типа вируса являются инфекционными. Закрытие оболочками, происходящими от хозяина, дает eHAV преимущество в уклонении от ответов антител, тогда как голый вирион необычайно стабилен и легко распространяется в окружающей среде. Но как каждый вирус попал в клетки печени и кровь в первую очередь?

Несколько лет назад человеческий белок TIM1, как сообщалось, был рецептором HAV. Ген, кодирующий этот белок, даже носит официальное название HAV-клеточный рецептор 1 (HAVCR1). Но недавние исследования в лаборатории Лемон показали, что клетки, лишенные TIM1, все еще допускают инфекцию HAV.

Чтобы найти более вероятного виновника рецептора, Аншуман Дас, доктор философии, постдок в лаборатории Lemon во время этого исследования и в настоящее время в Университете Дьюка, использовал редактирование гена CRISPR-Cas9, чтобы выбить приблизительно 20 000 генов в культивируемых клетках, чтобы определить, какие человеческие гены необходимы для проникновения вируса. Они идентифицировали пять конкретных генов, все из которых были необходимы вирусу. Оказывается, эти гены кодируют ферменты или транспортеры, которые делают возможным синтез ганглиозидов. (Транспортеры — это молекулы, которые перемещают химические вещества через каналы внутри клеток.) ​​

Ганглиозиды — это молекулы жирных кислот с сахаром. Фермент церамид-глюкозилтрансфераза создает ганглиозиды. И ген UGCG кодирует этот фермент.

«UGCG был главным виновником пяти генов, которые освещали наш экран с помощью CRISPR-Cas9», — сказал Лемон.

Затем исследователи вывели из строя UGCG, что предотвратило заражение HAV. Они также обрабатывали полученные из печени клетки химическим ингибитором церамид-глюкозилтрансферазы, чтобы предотвратить заражение eHAV и nHAV.

Затем исследователи ввели синтетическую HAV-РНК непосредственно в клетки, чтобы обнаружить, что вирусная РНК хорошо реплицируется, предполагая, что ганглиозиды необходимы для проникновения вируса в клетки, но не нужны для того, чтобы он делал копии своего генома или нового вируса. частицы, как только он попадает в клетки.

Последующие эксперименты показали, что — в отсутствие ганглиозидов — как обнаженные, так и квазиоболоченные частицы HAV действительно частично попадают в клетку, но в конечном итоге они застряли в отсеке, называемом лизосомой. Вирусная репликация не происходит. Когда исследователи добавили обратно ганглиозиды, накопленные вирусы использовали ганглиозиды для выхода из лизосомы и продолжения их вторжения в клетку, в результате чего их геномы высвобождались в цитоплазму клетки, где вирус затем начал реплицироваться.

«Это означает, что ганглиозиды необходимы для поздней стадии проникновения HAV в клетки», — сказал Аншуман Дас, доктор философии, постдок в лаборатории Lemon во время этого исследования и в настоящее время в университете Дьюка. «Они действуют как истинные рецепторы».

Хотя вопросы остаются, исследователи говорят, что понимание роли ганглиозидов может открыть новые возможности для профилактики и, возможно, даже лечения гепатита А./p>

Spread the love

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *