Bagaimana sistem ISG15/ISGylation memodulasi infeksi virus Vaccinia?
Dalam penelitian terbaru yang diposting ke server bioRxiv*, para peneliti mendemonstrasikan bagaimana interferon-stimulated gene 15 (ISG15) terlibat dalam penyebaran Vaccinia virus (VACV).
Latar belakang
ISG15 memodulasi proteom virus dengan mengkodekan pengubah pasca-translasi kecil seperti di mana-mana yang mengatur beberapa jalur seluler di dalam inang. Dengan demikian, ia memberikan aktivitas antivirus terhadap beberapa virus yang menyebabkan penyakit mematikan pada manusia [misalnya, human immunodeficiency virus (HIV)].
Poxvirus, termasuk VACV, diselimuti, virus linear double-stranded deoxyribonucleic acid (DNA) yang bereplikasi seluruhnya di sitoplasma sel yang terinfeksi. Mereka telah mengembangkan dua pasukan khusus yang troops - viz., intracellular mature virions (MVs) dan extracellular virions (EVs), untuk menyebar dan menaklukkan wilayah baru dengan mengorbankan sumber daya tuan rumah. EVs, berasal dari MVs, mentransmisikan dalam host, menyebabkan infeksi sistemik. Di sisi lain, MV yang dibungkus di dalam hosts' trans-Golgi network (TGN)atau membran endosom membantu VACV mentransmisikan antara dua host.
Yang pertama menyebar setelah lisis sel, sedangkan yang terakhir mendorong melalui ekor aktin dari sel hidup. Selain itu, kedua bentuk virus memiliki komposisi protein yang berbeda dan berbeda di antara strain VACV yang berbeda. Belum sepenuhnya dipahami bagaimana pelepasan virus berperan dalam penularan poxvirus. Karena manusia telah menderita beberapa serangan virus dalam jutaan tahun terakhir, pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme yang disebarkan virus selama infeksi sangat penting untuk memenangkan pertempuran besar berikutnya melawan mereka. Severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2) adalah contoh bagus tentang bagaimana beberapa virus dapat menyebabkan pandemi dengan tingkat kematian yang tinggi.
Tentang studi
Dalam penelitian ini, para peneliti menggunakan mouse embryonic fibroblasts (MEF) untuk menunjukkan bagaimana sistem ISG15/ISGylation memodulasi infeksi VACV. Mereka menginfeksi ISG15+/+ atau ISG15-/-MEF yang diabadikan dengan strain VACV International Health Department-J (IHD-J). Mereka memurnikan virion intraseluler dengan ultrasentrifugasi melalui bantalan sukrosa 20%, yang mereka proses untuk liquid chromatography with tandem mass spectrometry (LC-MS/MS).
Pada waktu yang ditentukan pasca infeksi, tim memisahkan protein dengan odium dodecyl-sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). Akhirnya, mereka menganalisis ekspresi protein virus early (E3) dan late (A27, A4) yang dianalisis oleh Western Blot, menggunakan antibodi spesifik untuk mengidentifikasi protein VACV yang berinteraksi dengan ISG15.
Temuan studi
Tidak adanya ISG15 pada MEF (ISG15-/- MEF) yang terinfeksi VACV IHD-J menunjukkan penurunan produksi EV. Juga, dibandingkan dengan Isg15+/+ MEF, sel-sel ini menunjukkan akumulasi IHD-J di sitoplasma dan penghapusan plak berbentuk komet.
Analisis proteomik kuantitatif dari virion yang dimurnikan dari Isg15-/- MEF menunjukkan bahwa sel-sel ini diperkaya dengan protein dari kedua MV dan virion yang dibungkus, yang selanjutnya mengkonfirmasi akumulasi bentuk virus yang berbeda dalam sel-sel ini. Lebih lanjut, penulis mencatat bahwa ring finger protein 213 (RNF213), sebuah sensor protein ISGylated, termasuk di antara protein seluler yang kurang melimpah dalam sampel Isg15-/-. Dengan demikian, interaksi RNF213 dengan ISG15 mungkin juga relevan dalam respons antivirus terhadap VACV.
Eksperimen dengan virus rekombinan yang mengekspresikan ISG15 bertanda V5 menunjukkan bahwa protein A36 penting untuk pembentukan ekor aktin dan berpotensi berinteraksi dengan ISG15. Demikian pula, para peneliti mengamati peningkatan regulasi protein B5 dalam virion yang dimurnikan dari sel Isg15-/-. Ini terlibat dalam pembentukan IEV dan polimerisasi ekor aktin. Secara keseluruhan, hasil penelitian menunjukkan bahwa, dengan tidak adanya ISG15, pelepasan EV dan pembentukan ekor aktin terganggu.
Transmission electron microscopy (TEM) mengungkapkan bahwa partikel virus intraseluler meningkat pada sel Isg15-/- yang terinfeksi IHD-J. Anehnya, mengukur virion menular intraseluler dengan uji plak tidak menunjukkan perbedaan antara genotipe, menunjukkan bahwa banyak partikel yang terakumulasi dalam sel Isg15-/- mungkin rusak dan tidak menular.
Kesimpulan
Poxviruses telah mengumpulkan perhatian, sekali lagi, karena munculnya baru-baru ini dari monkeypox virus (MPXV), Orthopoxvirus zoonosis yang menginfeksi manusia. Untungnya, MPXV telah menghasilkan angka kematian yang lebih rendah dibandingkan dengan VARV, agen penyebab cacar. Namun, ada kekhawatiran yang berkembang bahwa, di masa depan, itu mungkin menaklukkan ceruk ekologis yang pernah ditempati oleh VARV. Dengan demikian, penelitian saat ini mengejar bukti tentang bagaimana faktor pembatasan inang mengendalikan mekanisme penyebaran poxvirus.
Dalam salah satu karya mereka sebelumnya, penulis menemukan bahwa ISGylation menghambat produksi eksosom, vesikel yang disekresikan ke lingkungan ekstraseluler, sangat mirip dengan EV. Jadi mereka berhipotesis bahwa EV menggunakan mekanisme yang mirip dengan eksosom, dan ISG15 dapat merasakan bentuk infeksi VACV mana yang akan dihasilkan untuk penyebaran virus.
Meskipun hasil penelitian menunjukkan interaksi ISG15 dengan beberapa protein VACV, hasil dari interaksi ini masih harus dijelaskan. Pemahaman yang lebih mendalam tentang tanggapan antivirus yang dimediasi ISG15 dapat membuka jalan untuk mengembangkan obat yang efektif melawan beberapa virus yang menginfeksi manusia.
*Pemberitahuan Penting
bioRxiv menerbitkan laporan ilmiah awal yang tidak ditinjau oleh rekan sejawat dan, oleh karena itu, tidak boleh dianggap sebagai konklusif, memandu praktik klinis/perilaku yang berhubungan dengan kesehatan, atau diperlakukan sebagai informasi yang mapan.
Journal reference:
Bécares, M. et al. (2022) "ISG15 is required for the dissemination ofVaccinia virusextracellular virions". bioRxiv. doi: 10.1101/2022.10.27.514002. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.10.27.514002v1
No comments