Исследователи из отдела микробиологии Школы клинической медицины Медицинского факультета Ли Ка Шинга Гонконгского университета (HKUMed) раскрыли механизм того, как коронавирусы, включая SARS-CoV-2, SARS-CoV-1 и MERS, CoV использует протеазу хозяина, называемую «цистеин-аспарагиновая протеаза 6» (каспаза-6), для эффективной репликации. Результаты рецензируются экспертами и недавно приняты для публикации в журнале Nature .
Фон
При попадании в клетки-хозяева рибонуклеиновая кислота (РНК) коронавирусов заставит инфицированные клетки выделять интерфероны, которые могут ингибировать репликацию вируса внутри инфицированных клеток и снижать риск заражения среди других неинфицированных клеток. Между тем, клетки-хозяева также будут подвергаться процессу апоптоза, запрограммированной гибели клеток, который не позволит клеткам стать фабриками репликации вируса. Следовательно, интерфероновая реакция и процесс апоптоза являются наиболее важными антивирусными механизмами в клетках человека и животных .
Апоптоз осуществляется цистеин-аспарагиновой протеазой в клетках человека и животных, с помощью которой инфицированные клетки уничтожаются для подавления репликации вируса. Команда HKUMed исследовала влияние каспазы-6 на репликацию коронавируса в ряде клеточных линий, ткани легких человека ex vivo, кишечных органоидах человека и животных моделях. Команда обнаружила, что химическое ингибирование или истощение генов каспазы-6 значительно снижает репликацию коронавируса, в то время как сверхэкспрессия каспазы-6 эффективно способствует репликации коронавируса.
Методология исследования и выводы
В мышиной модели химические ингибиторы каспазы-6 резко ограничили репликацию адаптированного к мышам MERS-CoV (MERS-CoVMA) и значительно улучшили выживаемость мышей с 33,3% до 80%. Более того, репликация MERS-CoVMA и вызванное MERS-CoVMA повреждение легких были заметно снижены в легких мышей с нокаутом каспазы-6. Точно так же в модели хомяка специфический химический ингибитор каспазы-6 снижал репликацию SARS-CoV-2 и связанное с ним воспалительное повреждение легких.
Но как коронавирус использует каспазу-6 в своих интересах? Обратите внимание, что интерфероновый ответ является наиболее важной и непосредственной противовирусной защитой клеток-хозяев. Наши дальнейшие исследования показали, что каспаза-6 расщепляет белки нуклеокапсида (N) коронавируса, генерируя N фрагментов, которые взаимодействуют с «регуляторным фактором интерферона 3 (IRF3)» хозяина и не дают ему проникнуть в ядро клетки , чтобы инициировать интерфероновый ответ. Таким образом, N-фрагменты вируса служат антагонистами интерферона, облегчая репликацию вируса.
Значение исследования
Исследование показывает, как коронавирусы эволюционировали, чтобы стать успешными патогенами. Мы раскрываем новый механизм того, как коронавирусы преодолевают противовирусную защиту интерферонового ответа клеток-хозяев за счет использования нового класса протеаз хозяина, каспазы-6, которая изначально используется хозяином для осуществления клеточного апоптоза в качестве защиты от вируса. инфекции, для своей собственной цели улучшения репликации вируса. Эти результаты также предполагают, что лекарства могут быть разработаны против каспазы-6, которая может стать потенциальной мишенью вмешательства для противовирусного лечения всех известных коронавирусных инфекций человека.
