Циркулирующий в настоящее время коронавирус 2 с тяжелым острым респираторным синдромом (SARS-CoV-2) нанес огромный ущерб жизни, здоровью и экономической активности людей во всем мире. Несмотря на зарегистрированную смертность более 2,4 миллиона человек, патогенез этого вируса остается неясным.

Новое исследование, проведенное учеными из Центра здоровья Университета Коннектикута, США, сообщает о решающей природе рецептора распознавания патогенного паттерна (PRR), особенно двух RLR, гена I, индуцируемого ретиноевой кислотой (RIG-I), и меланомы. связанный с дифференцировкой белок 5 (MDA5), запускающий иммунные ответы клетки-хозяина внутри клетки. RLR являются сенсорами вирусной РНК.

Команда опубликовала результаты своего исследования на сервере препринтов bioRxiv * .

Важность RLR

Врожденный иммунный ответ на вирусную инфекцию инициируется рецепторами распознавания патогенного патогена (PRR), включая лектины C-типа, Toll-подобные рецепторы (TLR), рецепторы, индуцируемые ретиноевой кислотой, ген I (RIG-I) ( RLR) и нуклеотид-связывающих домен олигомеризации (NOD) -подобные рецепторы (NLR).

RLR в цитоплазме связываются с вирусной РНК и впоследствии подвергаются транслокации. Этот комплекс связывается с митохондриальным противовирусным сигнальным белком (MAVS), активируя сигнальный путь, который в конечном итоге приводит к транскрипции иммунных генов хозяина, включая ключевые гены интерферона (IFN), которые быстро реагируют в этой ситуации.

Для РНК-вирусов RIG-1 и MDA5 RLR являются ключевыми PRR, но демонстрируют разные предпочтения с разными РНК-вирусами. Роль, которую они играют в заражении SARS-CoV-2, неясна, и ей посвящен текущий препринт.

Была достигнута параллельная инфекция SARS-CoV-2 в клеточных линиях, экспрессирующих RIG-1, MDA5 и MAVS, а также в нокаутированных клетках, где каждый из них был точно подавлен, и оценены ответы IFN.

Вирусная нагрузка

Исследователи обнаружили, что вирусная РНК-нагрузка в нокаутированных клетках была выше в 2-3,5 раза во всех случаях через 24 часа после заражения. К 72 часам вирусная РНК-нагрузка была выше в 5-12 раз. Внеклеточные вирусные титры также были намного выше в среде, окружающей нокаутные клетки, чем в клетках дикого типа двух разных клеточных линий.

Противовирусные иммунные ответы

Исследование также показало устойчивое увеличение мРНК, кодирующей IFNB1 и IL29 (IFN типа III), а также гена, стимулированного интерфероном (ISG15), с течением времени в инфицированных клетках дикого типа, но не в такой же степени в Нокаутные клетки MDA5 и MAVS.

Супернатанты этих клеток также показали более низкие уровни белков хемокинового лиганда 10 (CXCL10) мотива IFN-β и C-X-C по сравнению с клетками дикого типа. Интересно, что IFN типа II и типа III, а также ISG15 были экспрессированы на более высоких уровнях в клетках, нокаутированных по RIG-1. Это может указывать на то, что наличие этих рецепторов коррелирует с независимым противовирусным механизмом, в отличие от IFN-зависимого механизма, действующего в других случаях.

Аналогичным образом рецептор клетки-хозяина вируса, ангиотензин-превращающий фермент 2 (ACE2), демонстрировал постоянную повышающую регуляцию в течение инфекции в клетках дикого типа. Даже в этом случае нокаутные клетки RIG-1 имели в 2,5 раза более высокие уровни мРНК по сравнению с другими нокаутными клетками или клетками дикого типа. Это может означать, что эта система рецепторов подавляет экспрессию ACE2.

RLR в эпителии легкого

Затем исследователи попытались понять основные пути PRR в эпителии легких, который является основной мишенью SARS-CoV-2 и, следовательно, первым местом для противовирусного ответа хозяина. Примечательно, что RLR функционируют во всех клетках и тканях, в отличие от TLR, которые выполняют ту же функцию распознавания вирусной РНК, но только внутри иммунных клеток.

Они обнаружили, что в эпителии легкого MDA5 является основной сигнальной системой RLR, но его нокаут и нокаут MAVS не полностью предотвращали индукцию IFNs. Таким образом, другие PRR также могут играть роль в передаче противовирусных сигналов.

Нокаут RIG-1 не повлиял на ответы IFN при инфекции SARS-CoV-2, но не повлиял на рост скорости репликации вируса. Это поддерживает независимую активность RIG-1 против вирусной инфекции, а не через MAVS или IFN.

Здесь снова экспрессия ACE2 была в 2,5 раза выше в клетках, нокаутированных по RIG-1, через один час после инфицирования по сравнению с клетками дикого типа и другими клетками с нокаутом по RLR.

Возможные механизмы РИГ-1

Это предполагает возможность того, что противовирусная активность RIG-1 может включать ингибирование проникновения вируса в клетку-хозяин путем предотвращения экспрессии его рецептора, ACE2.

Другое объяснение может заключаться в том, что RIG-1 обладает широким спектром противовирусных функций в отсутствие нормальных ответов IFN, таких как инициирование антивирусной эффекторной экспрессии, через сигнальный путь, независимый от IFN, киназы Януса (JAK) и преобразователя сигналов и активатор транскрипционной активности (STAT).

Такие механизмы включают предотвращение нормального связывания полимеразы гепатита В с вирусной РНК, что, в свою очередь, предотвращает репликацию вируса. При гриппе A связывание RIG-1 с нуклеокапсидом может подавлять репликацию прямым механизмом.

Каковы последствия?

С нынешним вирусом и RIG-1, и MDA5 могут вытеснять уже связанные вирусные белки с их мест на двухцепочечной (ds) ДНК, тем самым доказывая, что их противовирусная активность в целом ингибирует многие вирусы, не будучи при этом независимой ни от одного из них. MAVS или IFN.

Хотя недавнее исследование показало, что RIG-1 не может быть жизненно важным для подавления инфекции SARS-CoV-2, приведенные выше результаты противоречат друг другу, возможно, из-за различных используемых методов.

Учитывая, что MDA5, по-видимому, играет центральную роль в распознавании вирусной РНК и активации иммунного ответа, и что RIG-1, по-видимому, обладает IFN-независимой противовирусной активностью, исследователи предлагают изучить миметики MDA5 на предмет терапевтической эффективности против SARS-CoV-2. инфекция.

* Важное примечание

bioRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, руководящие клинической практикой / поведением, связанным со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.