Nowy mechanizm naturalnej regulacji immunologicznej replikacji herpeswirusa gamma

Wirusy opryszczki gamma, w tym KSHV i EBV, są klinicznie związane z rozwojem różnych nowotworów złośliwych, takich jak mięsak Kaposiego, pierwotny chłoniak wysiękowy i rak nosogardzieli. Gamma wirusy opryszczki mają dwufazowy cykl życiowy, a mianowicie fazę utajonej infekcji i fazę litycznej replikacji. W okresie utajonej infekcji genom wirusowy istnieje w postaci episomu, w którym zachodzi ekspresja tylko niewielkiej liczby genów wirusowych, aby uciec spod nadzoru immunologicznego organizmu. Kiedy organizm znajduje się w warunkach patofizjologicznych, takich jak niedotlenienie, koinfekcja drobnoustrojami i niedobór odporności, wirus może zostać reaktywowany, aby wejść w fazę replikacji litycznej, wyrażając dużą liczbę genów wirusowych oraz składając i uwalniając zakaźne wirusy potomne.

Głównym powodem, dla którego organizm nie może usunąć wirusa, jest to, że cykl życiowy gamma wirusów opryszczki składa się z dwóch odrębnych faz. Znalezienie skutecznych rozwiązań zapobiegających infekcjom wirusowym i kontrolujących je wymaga dogłębnego zrozumienia mechanizmu regulacyjnego przejścia cyklu życiowego herpeswirusa gamma, ale mechanizm ten jest niezwykle złożony i wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi. Cykl życiowy KSHV jest regulowany przez białka wirusowe, takie jak RTA i LANA oraz modyfikatory epigenetyczne gospodarza, chociaż udział wrodzonej odporności gospodarza w tym procesie jest słabo poznany.

15 marca 2023 r. zespół Hongyu Denga z Instytutu Biofizyki Chińskiej Akademii Nauk opublikował online w PNAS artykuł zatytułowany „RNF213 moduluje infekcję i reaktywację γ-herpeswirusa poprzez celowanie w wirusowy aktywator replikacji i transkrypcji. Aktywator transkrypcji”. Badanie po raz pierwszy ujawnia mechanizm molekularny, dzięki któremu indukowany interferonem gen RNF213 działa jako ligaza ubikwityny E3, promując modyfikację ubikwitynacji i degradację białka RTA „przełącznika molekularnego” KSHV, hamując w ten sposób infekcję wirusową i reaktywację lizy.

Aby zidentyfikować efektory regulacji interferonu replikacji rozszczepienia KSHV i utajonej infekcji, naukowcy najpierw skonstruowali bibliotekę ekspresyjną genów stymulowanych interferonem (ISG) i przeszukali modelowy wirus MHV-68, który jest używany do badania KSHV i EBV, i zidentyfikowali wielokrotne hamowanie replikacji MHV-68. Wśród nich RNF213 miał znaczącą funkcję hamującą. Wykrywanie kluczowych etapów replikacji MHV-68 ujawniło, że RNF213 znacząco hamował wczesną transkrypcję genów i replikację genomu, a wirusowe białko RTA było „przełącznikiem molekularnym”, który zainicjował te dalsze etapy.

Dalsze eksperymenty potwierdziły, że RNF213 hamuje transkrypcyjną aktywację wczesnych genów przez RTA i replikację genomu wirusa poprzez obniżenie poziomu ekspresji białka RTA. Co ważniejsze, stwierdzono, że RNF213 może podobnie obniżać ekspresję i hamować funkcję aktywacji transkrypcji białka RTA kodowanego przez KSHV, co sugeruje, że RNF213 ma potencjalną funkcję regulowania utajonej infekcji i replikacji cięcia KSHV. Kolejne eksperymenty funkcjonalne potwierdziły również, że RNF213 znacząco hamuje infekcję KSHV de novo i procesy reaktywacji litycznej.

Jak więc RNF213 obniża poziom ekspresji białka RTA? Naukowcy najpierw wyjaśnili, że RNF213 degraduje białko RTA poprzez szlak proteasomowy, a nie lizosomalny, oraz że istnieje bezpośrednia interakcja między RNF213 i RTA. Późniejsze eksperymenty biochemii molekularnej wykazały, że RNF213 działa jako ligaza ubikwityny E3 w sposób związany z ubikwityną K48, aby promować modyfikację poliubikwitynacji RTA, która z kolei degraduje białko RTA przez proteasom.

Podsumowując, ta praca jest pierwszą, która zidentyfikowała funkcję indukowanego interferonem genu RNF213 w hamowaniu replikacji herpeswirusa γ i ujawniła mechanizm molekularny, za pomocą którego RNF213 oddziałuje z wirusowym białkiem „przełącznika molekularnego” RTA i pośredniczy w modyfikacji ubikwitynacji i degradacja RTA. Ta praca pomoże zrozumieć, w jaki sposób naturalna odporność, zwłaszcza interferon, reguluje utajoną infekcję i lityczną replikację herpeswirusa gamma, a także dostarczy nowych pomysłów na skuteczną profilaktykę i kontrolę infekcji wirusowych.