Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2019; 1: 36-42
ВЛИЯНИЕ АУТОФАГИИ НА РЕПЛИКАЦИЮ ВИРУСА КРАСНУХИ
https://doi.org/10.36233/0372-9311-2019-1-36-42Аннотация
Цель. Данное исследование направлено на изучение роли аутофагии во внутриклеточном цикле вируса краснухи. Материалы и методы. Для того, чтобы оценить взаимосвязь процесса аутофагии и репликации вируса краснухи, эпителиальные клетки А549 заражали диким и аттенуированным вариантами штамма вируса краснухи — С-77w и С-77а, соответственно, со множественностью заражения 1 инф.ед./кл, параллельно измеряли накопление вирусной РНК и уровень экспрессии генов, участвующих в инициации и элонгации аутофагосомы и ее слиянии с лизосомой — Beclin1, Atg5, Rab7 и SQSTM1 (p62), а также в присутствии ингибитора (BFLA) и индуктора (Rapamycin) аутофагии. Результаты. Для мРНК генов Beclin1 и Atg5 была характерна их повышенная экспрессия на 24-48 (для дикого штамма) и 24-72 (для аттенуированного штамма) часов после заражения. Однако индукции экспрессии мРНК генов Rab7 и SQSTM1 не наблюдали. Данный эффект коррелировал c более отсроченной экспрессией IFNβ, а также IFNβ-опсоредованной индукцией экспрессии мРНК про-апоптотических генов. Кроме того, аутофагия вносила существенный вклад в продукцию вирусных частиц клетками А549 во внеклеточное пространство, что следует из увеличения их выхода через 48 часов после заражения клеток А549 в присутствии индуктора аутофагии и незначительного снижения — в присутствии ингибитора, при этом значимого эффекта на изменение концентрации вирусной РНК как в супернатантах, так и внутриклеточно не наблюдали. Заключение. Таким образом, мы предполагаем, что вирус краснухи может избирательно регулировать процесс аутофагии путем стимулирования инициации и подавления более поздних стадий для предотвращения деградации вирусного потомства и обеспечения своей репликации.
Список литературы
1. Дмитриев Г.В., Борисова Т.К., Файзулоев Е.Б., Забияка Ю.И., Десятскова Р.Г., Зверев В.В. Изучение молекулярных механизмов аттенуации вируса краснухи на примере отечественного штамма С-77. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2012, 27(3): 28-34.
2. Adamo M.P., Zapata M., Frey T.K. Analysis of gene expression in fetal and adult cells infected with rubella virus. Virology. 2008, 370(1): 1-11.
3. Chang H., Li X., Cai Q. et al. The PI3K/Akt/mTOR pathway is involved in CVB3-induced autophagy of HeLa cells. International Journal of Molecular Medicine. 2017, 40(1): 182-192.
4. Delgado M., Singh S., De Haro S. et al. Autophagy and pattern recognition receptors in innate immunity. Immunological Reviews. 2009, 227(1): 189-202.
5. Deretic V., Levine B. Autophagy, Immunity, and Microbial Adaptations. Cell Host Microbe. 2009, 5(6): 527-549.
6. Jager S., Bucci C., Tanida I. et al. Role for Rab7 in maturation of late autophagic vacuoles. Journal of Cell Science. 2004, 117(20): 4837-4848.
7. Jordan T.X., Randall G. Manipulation or capitulation: virus interactions with autophagy. Microbes and Infection. 2012, 14(2): 126-139.
8. Heaton N.S., Randall G. Dengue Virus-Induced Autophagy Regulates Lipid Metabolism. Cell Host Microbe. 2010, 8 (5): 422-432.
9. Lamark T., Svenning S., Johansen T. Regulation of selective autophagy: the p62/SQSTM1 paradigm. Essays in Biochemistry. 2017, 61(6): 609-624.
10. Liang Q., Luo Z., Zeng J. et al. Zika Virus NS4A and NS4B Proteins Deregulate Akt-mTOR Signaling in Human Fetal Neural Stem Cells to Inhibit Neurogenesis and Induce Autophagy. Cell Stem. Cell. 2016, 19 (5): 1-9.
11. Mizushima N., Levine B., Cuervo A.M. et al. Autophagy fights disease through cellular self-digestion. Nature. 2008, 451(7182): 1069-1075.
12. Nazme N.I., Hussain M., Das A.C. Congenital Rubella Syndrome — A Major Review and Update. Delta Med. Col. J. 2015, 3(2): 89-95.
13. Orosz L., Megyeri K. Well begun is half done: Rubella virus perturbs autophagy signaling, thereby facilitating the construction of viral replication compartments. Medical Hypotheses. 2016, 89: 16-20.
14. Pásztor K., Orosz L., Seprényi G. et al. Rubella virus perturbs autophagy. Med. Microbiol. Immunol. 2014, 203(5): 323-331.
15. Shi J., Luo H. Interplay between the cellular autophagy machinery and positive-stranded RNA viruses. Acta Biochim. Biophys. Sin. 2012, 44(5): 375-384.
Journal of microbiology, epidemiology and immunobiology. 2019; 1: 36-42
AUTOPHAGY REGULATION BY RUBELLA VIRUS
https://doi.org/10.36233/0372-9311-2019-1-36-42Abstract
Aim. Some viruses can subvert host defense mechanism, autophagy, to their own benefit. We analysed the effect of Rubella virus (RV) infection on autophagy in human alveolar epithelial cells A549. Materials and methods. Cells were infected with the wild type and lab-attenuated strain, C-77w and C-77a, respectively, with a multiplicity of infection of 1.0, in parallel, the expression level of genes encoding Beclin1, Atg5, Rab7, and p62 (SQSTM1) proteins participating in different steps of autolysosome formation was measured. To investigate the role of autophagy on RV replication cycle, we measured the amount of infectious RV particles, together with the viral RNA in supernatants and cell lysates, after incubation of A549 cells with wild type or attenuated strain in the presence of the autophagy inhibitor, Bafilomycin A1, or inducer, Rapamycin. Results. The significant increase in Beclin1 and Atg5 gene expression at 24-48 (for the wild type) and 24-72 (for the attenuated type) hours after infection was observed, while significant induction of either Rab7 or SQSTM1 gene expression was not noticed. This effect was correlated with more delayed increase of IFNβ expression and IFNβ-mediated pro-apoptotic gene expression leading to apoptotic cell death 72-96 hours after infection. Moreover, Bafilomycin A1 diminished the RV infection non significantly, as evidenced by the RT-qPCR and plaque assay, while Rapamycin increased the amount of infectious RV particles released by the infected cells more dramatically with wild type comparing with attenuated strain. Conclusion. Thus, we hypothesized that RV can use an antiviral mechanism to prevent degradation and ensure its replication, differentially regulating the process of autophagy, by stimulating the initiation and suppression of later steps.
References
1. Dmitriev G.V., Borisova T.K., Faizuloev E.B., Zabiyaka Yu.I., Desyatskova R.G., Zverev V.V. Izuchenie molekulyarnykh mekhanizmov attenuatsii virusa krasnukhi na primere otechestvennogo shtamma S-77. Molekulyarnaya genetika, mikrobiologiya i virusologiya. 2012, 27(3): 28-34.
2. Adamo M.P., Zapata M., Frey T.K. Analysis of gene expression in fetal and adult cells infected with rubella virus. Virology. 2008, 370(1): 1-11.
3. Chang H., Li X., Cai Q. et al. The PI3K/Akt/mTOR pathway is involved in CVB3-induced autophagy of HeLa cells. International Journal of Molecular Medicine. 2017, 40(1): 182-192.
4. Delgado M., Singh S., De Haro S. et al. Autophagy and pattern recognition receptors in innate immunity. Immunological Reviews. 2009, 227(1): 189-202.
5. Deretic V., Levine B. Autophagy, Immunity, and Microbial Adaptations. Cell Host Microbe. 2009, 5(6): 527-549.
6. Jager S., Bucci C., Tanida I. et al. Role for Rab7 in maturation of late autophagic vacuoles. Journal of Cell Science. 2004, 117(20): 4837-4848.
7. Jordan T.X., Randall G. Manipulation or capitulation: virus interactions with autophagy. Microbes and Infection. 2012, 14(2): 126-139.
8. Heaton N.S., Randall G. Dengue Virus-Induced Autophagy Regulates Lipid Metabolism. Cell Host Microbe. 2010, 8 (5): 422-432.
9. Lamark T., Svenning S., Johansen T. Regulation of selective autophagy: the p62/SQSTM1 paradigm. Essays in Biochemistry. 2017, 61(6): 609-624.
10. Liang Q., Luo Z., Zeng J. et al. Zika Virus NS4A and NS4B Proteins Deregulate Akt-mTOR Signaling in Human Fetal Neural Stem Cells to Inhibit Neurogenesis and Induce Autophagy. Cell Stem. Cell. 2016, 19 (5): 1-9.
11. Mizushima N., Levine B., Cuervo A.M. et al. Autophagy fights disease through cellular self-digestion. Nature. 2008, 451(7182): 1069-1075.
12. Nazme N.I., Hussain M., Das A.C. Congenital Rubella Syndrome — A Major Review and Update. Delta Med. Col. J. 2015, 3(2): 89-95.
13. Orosz L., Megyeri K. Well begun is half done: Rubella virus perturbs autophagy signaling, thereby facilitating the construction of viral replication compartments. Medical Hypotheses. 2016, 89: 16-20.
14. Pásztor K., Orosz L., Seprényi G. et al. Rubella virus perturbs autophagy. Med. Microbiol. Immunol. 2014, 203(5): 323-331.
15. Shi J., Luo H. Interplay between the cellular autophagy machinery and positive-stranded RNA viruses. Acta Biochim. Biophys. Sin. 2012, 44(5): 375-384.
