Vloga koronavirusne endonukleaze pri izogibanju protivirusnemu odgovoru

Uvod

Koronavirusi so znani po tem, da so uspešni v izogibanju gostiteljevemu nativnemu imunskemu sistemu. To se kaže v komaj zaznavnem interferonskem odzivu v prvih urah po okužbi, obenem pa je močno olajšana tudi vzpostavitev virusne replikacije. Izogib primarnemu imunskemu sistemu temelji na odstranjevanju dsRNA, ki bi sicer aktivirala citoplazemske gostiteljske senzorje.

Nsp15 kot antagonist IFN

Nsp15 SARS-CoV lahko deluje kot antagonist interferonov (IFN), kar pomeni, da zavira signalno pot preko IFN in prepreči aktivacijo naravnega imunskega sistema. Ker je nsp15 del virusnega replikacijsko-transkripcijskega kompleksa, je endoribonukleazna aktivnost močno regulirana med virusno replikacijo.

Endoribonukleazna aktivnost (EndoU)

Endoribonukleazna aktivnost je ključna za izogibanje gostiteljevim senzorjem. Koronavirusi, ki so mutirani tako, da nimajo endoribonukleazne aktivnosti, se imunskemu odzivu ne uspejo izogniti. Okužba celic s tako mutiranimi virusi stimulira makrofage, ki izhajajo iz kostnega mozga (BMDM). Ti makrofagi proizvedejo veliko količino IFN v primerjavi z divjim tipom virusa (WT), replikacija virusov pa je omejena. Glavne tri posledice okužbe z mutiranim virusom so povišana raven IFN, zmanjšana raven translacije virusa in smrt okuženih makrofagov.

Aktivacija različnih signalnih poti

Mutiran virus lahko aktivira tri različne signalne poti. Prva pot poteka preko MDA5 – to je RIG-u I podoben receptor, C terminalna domena receptorja pa deluje kot prepoznavna domena za dsRNA. Aktiviran MDA5 protein interagira z mitohondrijskimi antivirusnimi signalnimi proteini, kot rezultat pa dobimo fosforilirana interferonska regulatorna faktorja 3 in 7 (IRF3 in IRF7), ki se preneseta v celično jedro ter inducirata transkripcijo interferonskih genov. Naslednja signalna pot deluje preko PKR. To je z dsRNA aktivirajoča se proteinska kinaza, ki služi kot senzor dsRNA v celici. Aktivirana PKR fosforilira evkariontski iniciacijski faktor 2α (eIF2α), ki inhibira translacijo gostiteljeve in virusne mRNA. Makrofagi, okuženi z mutiranim virusom, ki ni imel EndoU aktivnosti, so kazali višje ravni fosforiliranega eIF2α in nižjo raven translacije v primerjavi z divjim tipom virusa. Zadnja pa je OAS-RNaza L signalna pot. OAS je družina 2',5' – oligoadenilat sintetaz, ki ob aktivaciji z interferoni sintetizirajo 2',5'-oligoadenilate (2-5A). Ti se vežejo na RNazo L, ki deluje kot glavna ribonukleaza in povzroča razgradnjo gostiteljevih ter virusnih RNA.

Posredovanje nsp15 pri izogibu gostiteljevega odziva

Najverjetnejši način delovanja nsp15 je razgradnja dsRNA. Ta predstavlja obvezen replikacijski intermediat pozitivnih ssRNA virusov, služi pa tudi kot pomemben s patogenom povezan molekulski motiv (PAMP) v citoplazmi okuženih celic. Mutiran virus, ki ne vsebuje EndoU aktivnosti, ne more cepiti nastajajoče dsRNA. Nsp15-posredovana cepitev ne zmanjša količine celokupne dsRNA v celici, ampak povzroči hidrolizo daljših dsRNA, da nastanejo dovolj kratke, ki se izognejo zaznavi gostiteljevih senzorjev.

Literatura

1. Deng X, Baker SC. An “Old” protein with a new story: Coronavirus endoribonuclease is important for evading host antiviral defenses. Virology. 2018;517: 157–163. doi:10.1016/j.virol.2017.12.024

2.

3.

4. Deng X, Hackbart M, Mettelman RC, O’Brien A, Mielech AM, Yi G, et al. Coronavirus nonstructural protein 15 mediates evasion of dsRNA sensors and limits apoptosis in macrophages. Proc Natl Acad Sci USA. 2017;114: E4251–E4260. doi:10.1073/pnas.1618310114