Диэнай
Pulsing
Недавнее исследование показало, что внеклеточный виментин может связываться с белком шипа тяжелого острого респираторного синдрома коронавируса 2 (SARS-CoV-2) in vitro, а антитела против виментина могут снижать инфекционность вируса до 80%. Это предполагает, что виментин может способствовать связыванию вируса с клетками-хозяевами и способствовать заражению.
Иммунофлуоресцентные изображения виментин-нулевого mEF окрашивания, положительного на внеклеточный виментин после воздействия супернатанта нейтрофилов, активированных NETosis, что указывает на приобретение внеклеточного виментина клетками, которые не экспрессируют виментин. ]
SARS-CoV-2 инфицирует людей, связываясь с человеческим ангиотензин-превращающим ферментом 2 (ACE2). ACE2 экспрессируется в легких, почках и желудочно-кишечном тракте. Однако исследования показывают, что одного ACE2 недостаточно для заражения SARS-CoV-2.
Экспрессия ACE2 в дыхательной системе низкая по сравнению с другими органами. Хотя спайковый белок SARS-CoV-2 имеет сильную аффинность связывания с ACE2, скорость его связывания низкая. Тесты in vitro показывают, что полупериод для максимального связывания составляет около 30 секунд при концентрациях, намного превышающих найденные in vivo . Это говорит о том, что существует еще один важный рецептор, который помогает связывать SARS-CoV-2 с клетками-хозяевами. Некоторые возможные корецепторы включают нейропилины, гепарансульфат и сиаловые кислоты.
Существует несколько исследований, подтверждающих возможность наличия виментина на клеточной поверхности, белка промежуточных филаментов, способствующего связыванию и поглощению различных вирусов, включая тяжелый острый респираторный синдром (SARS). Виментин секретируется в пространство вне клеток и может продуцироваться различными типами клеток.
Экспрессия ACE2 и TMPRSS2, другого фермента, облегчающего связывание SARS-CoV-2 с клетками-хозяевами, высока – это клетки носа, которые также содержат виментин. Таким образом, вполне вероятно, что виментин на клеточной поверхности может быть корецептором SARS-CoV-2.
Виментин связывается со спайковым белком SARS-CoV-2
В исследовании, опубликованном на сервере препринтов bioRxiv * исследователи сообщают, что виментин может действовать как корецептор для связывания SARS-CoV-2 с клеткой-хозяином, а антитела против виментина могут блокировать до 80% клеточного поглощения SARS-CoV-2.
Присутствие внеклеточного виментина в легких, жидкостях дыхательных путей и жировой ткани человека. (a) Положительное окрашивание на внеклеточный виментин (зеленый) в легких, жировой ткани и мокроте человека, полученных от пациентов с муковисцидозом (CF). Виментин появляется на апикальной стороне пневмоцитов I и II типа. ДНК окрашивали DAPI. (б) Существует множество внутренних и экзогенных путей, с помощью которых виментин может быть обнаружен в эпителии легких и других тканях как во внутриклеточной, так и во внутриклеточной форме (показаны как зеленые филаменты). Виментин экспрессируется непосредственно мезенхимальными клетками, клетками, подвергшимися EMT, раковыми клетками, стареющими фибробластами и, что интересно, клетками, связанными и инфицированными вирусом SARS (см. Таблицу 1). Экзогенные источники виментина в значительной степени связаны с иммунным ответом и повреждением тканей в виде виментина, экспортируемого нейтрофилами, Т-лимфоцитами, моноцитами / макрофагами и экзосомами. Схемы, созданные с помощью Biorender.com.
Виментин присутствует в эпителиальных клетках носа и легких, а также может присутствовать во внеклеточном пространстве легких и других тканях. Используя антитела против виментина и окрашивание, авторы подтвердили присутствие виментина в клетках легких и во внеклеточном пространстве легких. Они также обнаружили виментин в жировой ткани человека (жировой ткани); это особенно актуальный вывод, учитывая статус высокого риска для людей с ожирением от тяжелого или критического коронавирусного заболевания 2019 (COVID-19).
Авторы обнаружили, что вирусоподобные частицы (VLP), покрытые шиповым белком SARS-CoV-2, могут связываться с человеческим виментином, экспрессируемым бактериями. Объединив динамическое рассеяние света и атомно-силовую микроскопию, они обнаружили, что при добавлении виментина размер VLP увеличивался, что указывает на то, что виментин может связываться с SARS-CoV-2. При добавлении к цепям ДНК размер VLP не изменился, что показывает, что виментин специфически связывается с SARS-CoV-2.
Затем группа проверила действие нескольких антител против виментина на инфекционность вируса в отношении линий эпителиальных клеток почек и легких человека, экспрессирующих ACE2. Они использовали такие антитела, как Притумумаб, человеческое антитело IgG, куриное поликлональное антитело, другое человеческое антитело, нацеленное на С-конец виментина, и кроличье моноклональное антитело против N-конца.
Когда они подвергали эпителиальную клетку воздействию Притумумаба перед заражением VLP SARS-CoV-2, исследователи обнаружили снижение инфекционности с максимальным снижением на 60% при увеличении концентрации Притумумаба. Поликлональные антитела снижали инфекцию на 80%, в то время как кроличьи антитела не были эффективны в предотвращении инфекции. Это предполагает, что антитела, нацеленные на С-конец виментина, были более эффективными, чем антитела, нацеленные на N-конец.
Виментин может способствовать связыванию SARS-CoV-2 с ACE2
Результаты показывают, что внеклеточный виментин может связываться со спайковым белком SARS-CoV-2 и помогать вирусу инфицировать клетки-хозяева. Авторы также обнаружили, что даже клетки, которые не экспрессируют виментин, могут получать поверхностный виментин из внеклеточных областей посредством процесса, называемого нейтрофильным НЕТозом. Это защитный механизм у хозяев, когда нейтрофилы выбрасывают большие сети ДНК, которые могут улавливать бактерии.
Участие Виментина во взаимодействиях спайк 2-ACE2. (а) Виментин на клеточной поверхности действует как корецептор, который усиливает связывание с вирусом SARS-CoV-2 либо путем прямого слияния, либо путем эндоцитоза, чтобы усилить обертывание и эндоцитоз вируса. Моделирование молекулярной динамики вируса SARS-CoV-2 на мембране эластичной оболочки показывает, что связывание внеклеточного виментина с белком шипа вируса облегчает обертывание клеточной мембраны вокруг вируса. И доля шипов, связанных с поверхностным виментином (b), и степень оборачивания мембраны (c) возрастают по мере увеличения плотности поверхностного виментина. Конечная жесткость мембраны на изгиб (40 kBT, синие квадраты) улучшает обертывание по сравнению со случаем без жесткости на изгиб (0 kBT, красные кружки).
Они обнаружили, что фибробласты эмбрионов мыши, не содержащие виментина, оказались положительными на виментин при воздействии нейтрофилов с виментином.
Из-за медленной скорости связывания белка спайк-ACE2 взаимодействие вируса значительно увеличилось бы, если бы вирус был сначала иммобилизован посредством события быстрого связывания. Скорость связывания спайкового белка SARS-CoV-2 с виментином, вероятно, выше, чем у вируса с ACE2, хотя скорость еще предстоит измерить.
Таким образом, внеклеточный виментин будет служить важным корецептором, связываясь и взаимодействуя с вирусом SARS-CoV-2 на поверхности клеточной мембраны, улучшая его доставку к рецептору ACE2 », – пишут авторы
. ]
Таким образом, понимание того, как экспрессируется и транспортируется виментин, будет иметь важное значение при лечении вирусных инфекций и может стать новой целью для лечения SARS-CoV-2.
* 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.