アルファウイルス感染に対するTRIM32の役割についての新しい知見
研究がTRIM32のアルファウイルス感染に対する可能性を明らかにした。
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アルファウイルスは主に蚊によって広がるウイルスだよ。RNAが一本のストランドで、人間や馬、鳥、齧歯類などいろんなホストに感染する。アルファウイルスには主に2種類あって、関節に問題を引き起こすものと脳に影響を与えるものがある。有名な関節の問題を引き起こすウイルスには、チクングニアウイルス、ロスリバーウイルス、オニョンニョンウイルスがある。脳の感染を引き起こすウイルスには、ベネズエラ馬脳炎ウイルスや東西馬脳炎ウイルスが含まれる。
現在、脳に影響を与えるアルファウイルスによる感染を治療するための承認されたワクチンや特定の薬はない。気候変動や人間の活動、野生動物の生息地の喪失が影響し、これらのウイルス感染が世界中で増えてきているから、ホストとの相互作用を小規模で研究することがますます重要になってる。
ホスト因子とウイルスの相互作用
ホスト因子とホスト細胞内のユニークな因子がウイルスの感染と拡散に影響を与えるんだ。これらの因子を特定することで、研究者はウイルスがどう病気を引き起こすかを理解でき、新しい治療法につながるかもしれない。遺伝子研究では、アルファウイルスが細胞を感染させるのに使う多くのホスト因子が見つかってるよ。例えば、チクングニアウイルス用のMXRA8やベネズエラ馬脳炎ウイルスのLDLRAD3みたいな細胞表面の特定のタンパク質がある。他にも、ウイルスが細胞内で増殖するのに必要な因子も発見されてる。
体の免疫反応で作られるインターフェロン刺激遺伝子（ISGs）と呼ばれるタンパク質の中には、アルファウイルス感染と戦うことが示されてるものもある。免疫反応とは関係ない他のタンパク質もウイルスを抑制する因子として特定されてる。
以前の研究では、ホスト細胞内のユビキチン-プロテアソーム系（UPS）がアルファウイルスが細胞を感染させるのに重要だってことがわかってる。このシステムは特定の阻害剤によって妨げられ、ウイルスがホスト細胞に入った後に影響を与える。UPS内のほんの少数のタンパク質がアルファウイルス感染を助けたり妨げたりする因子として認識されてる。例えば、一つのタンパク質TRIM25は体の免疫反応に関与し、アルファウイルスを抑制する助けをするとされてるよ。
もう一つのタンパク質、AcCullin3は、蚊の細胞内でチクングニアウイルスの増殖を促すことがわかった。また、別のタンパク質MARCH8は、ウイルスのタンパク質を破壊することでアルファウイルス感染を制限できる。
TRIM32の発見
この研究では、研究者が118のヒトタンパク質（E3リガーゼとして知られる）を調べて、ベネズエラ馬脳炎ウイルス（VEEV）感染への影響を調べた。TRIM32がいくつかのアルファウイルス、特にVEEVを抑制できる新しい因子として特定されたんだ。TRIM32はE3リガーゼで、小さなタンパク質分子を他のものに結合させる手助けをし、その機能に影響を与える。この前の研究で、TRIM32が体内のさまざまなプロセスに関与していることも示されているよ。
TRIM32はMITA/STINGという別のタンパク質を修飾することで免疫応答を引き起こす手助けをして、免疫シグナルであるインターフェロンを生成する。さらに、TRIFという別のタンパク質を破壊する対象としてもターゲットにして免疫シグナルを減少させる。これらの役割を超えて、研究者たちはTRIM32がウイルス感染に直接影響を与えることができることを発見した。例えば、HIVウイルスやインフルエンザウイルスのタンパク質を標的にして破壊することで、それらの増殖を制限することができる。
TRIM32がアルファウイルスをどのように抑制するかを理解するために、研究者たちはVEEVを主要な焦点にした。遺伝技術と実験を組み合わせて、TRIM32がウイルスRNAの翻訳を制限することを発見した。さらに分析した結果、TRIM32がウイルスが入ってきて解体する細胞のコンパートメントに存在することが示され、感染の初期段階に関与していることがわかった。
筋肉病に関連する2つの特定のTRIM32の変異型はVEEV感染を抑制しなかった。これは、ウイルス感染と戦う上でのTRIM32の重要性を強調している。
TRIM32の活性
TRIM32がVEEVにどのように影響を与えるかを見るために、研究者たちは他の既知のE3リガーゼと一緒にテストした。TRIM32を発現させた細胞は対照細胞と比べてウイルスの活動が大幅に少なかった。研究ではTRIM32のZikaウイルスやベシクラー口内炎ウイルスへの影響も調べたが、TRIM32はそれらの感染には影響しなかった。これは、TRIM32の抗ウイルス効果が特定のウイルスに特有である可能性を示唆している。
さらなるテストで、TRIM32はSTINGやTBK1のような他の既知の免疫応答タンパク質が細胞内に存在しなくてもVEEVを抑制し続けることを確認した。これは、TRIM32が古典的な免疫経路に依存せずにウイルス感染を制限する複数の方法を持っている可能性を示している。
VEEVの侵入調査
TRIM32がどのように機能するかを理解するために、研究者たちはVEEV感染の初期段階、特に細胞への結合と侵入に影響を与えるかを調べるためのさまざまなアッセイを実施した。TRIM32はVEEVの結合や細胞への侵入に大きな変化をもたらさないことがわかったが、わずかな結合の減少が観察された。報告タンパク質を含む特定のVEEVを使用したとき、ウイルスがホスト細胞に結合する能力には大きな違いは見られなかった。
さらに、TRIM32がウイルスがホスト細胞に侵入するのを助けるメンブレンフュージョンのプロセスに影響を与えるかどうかをテストした。酸バイパスアッセイを用いて、メンブレンフュージョンを促進する条件をシミュレーションした。研究はTRIM32がVEEVの融合能力や細胞への侵入には影響を与えないことを示した。
ウイルス感染における遅延侵入ステップ
さらなる調査では、TRIM32はウイルスが細胞に入った後、しかしウイルスRNAが新しいウイルスタンパク質を生成される前に作用する可能性があることが示唆された。研究者たちは、修正されたVEEVのバージョンを追跡した結果、TRIM32を発現させた細胞内でのウイルスタンパク質の信号が急速に減少することを発見した。これは、TRIM32がこれらのウイルス成分を分解または変化させることに関与している可能性を示している。
実験では、TRIM32がウイルスRNAの主要な翻訳や、ウイルスゲノムが細胞内に入った後の複製プロセスを妨げないことを確認した。研究者たちは、TRIM32が侵入したウイルスのカプシド構造を不安定にし、ウイルスがそのRNAを効率的にタンパク質に翻訳するのを妨げている可能性があると提案した。
TRIM32変異体の役割
研究者たちはまた、特に筋肉に影響を与える病気に関連する特定のTRIM32変異体も調べた。一部の変異体はVEEVに対抗する能力を保持していたが、他のものは失い、ユビキチン化する能力を失っていたので、分解のためにマークされていた。これは、ウイルス感染を制限するTRIM32の能力とそのE3リガーゼ活性との直接的な関連を示した。
この研究は、TRIM32の特定の構造的完全性と機能がアルファウイルスに対する抗ウイルス効果に重要であることを示した。
結論
要するに、この研究はTRIM32をアルファウイルス感染を抑制する重要な因子として特定した。これは、ウイルスが細胞に入る過程の後半、ウイルスがホスト細胞と融合した後、しかしウイルスRNAが翻訳される前に作用することで行われる。発見は、ウイルス感染を管理する上でのホストタンパク質の重要性を強調し、このような因子を標的にすることで新しい抗ウイルス療法の道が開かれる可能性を示唆してる。気候変動や生息地の変化がアルファウイルス感染の増加に寄与している中で、我々自身の免疫応答を理解し強化することは、将来的にこれらのウイルスと戦うために重要だね。
タイトル: TRIM32 inhibits Venezuelan Equine Encephalitis Virus Infection by targeting a late step in viral entry
概要: Alphaviruses are mosquito borne RNA viruses that are a reemerging public health threat. Alphaviruses have a broad host range, and can cause diverse disease outcomes like arthritis, and encephalitis. The host ubiquitin proteasome system (UPS) plays critical roles in regulating cellular processes to control the infections with various viruses, including alphaviruses. Previous studies suggest alphaviruses hijack UPS for virus infection, but the molecular mechanisms remain poorly characterized. In addition, whether certain E3 ubiquitin ligases or deubiquitinases act as alphavirus restriction factors remains poorly understood. Here, we employed a cDNA expression screen to identify E3 ubiquitin ligase TRIM32 as a novel intrinsic restriction factor against alphavirus infection, including VEEV-TC83, SINV, and ONNV. Ectopic expression of TRIM32 reduces alphavirus infection, whereas depletion of TRIM32 with CRISPR-Cas9 increases infection. We demonstrate that TRIM32 inhibits alphaviruses through a mechanism that is independent of the TRIM32-STING-IFN axis. Combining reverse genetics and biochemical assays, we found that TRIM32 interferes with genome translation after membrane fusion, prior to replication of the incoming viral genome. Furthermore, our data indicate that the monoubiquitination of TRIM32 is important for its antiviral activity. Notably, we also show two TRIM32 pathogenic mutants R394H and D487N, related to Limb-girdle muscular dystrophy (LGMD), have a loss of antiviral activity against VEEV-TC83. Collectively, these results reveal that TRIM32 acts as a novel intrinsic restriction factor suppressing alphavirus infection and provides insights into the interaction between alphaviruses and the host UPS. Author summaryDue to climate change, wildlife habitat loss, and human activities, alphavirus infections are a growing threat to public health. The host UPS has critical role in virus-host interaction, but how the UPS impact alphavirus infection is not completely understood. In this study, we found that the E3 ubiquitin ligase TRIM32 inhibits diverse alphaviruses in multiple cell types. Mechanistically, TRIM32 impairs primary translation of incoming viral genome in a manner that depends on. monoubiquitination of TRIM32. Additionally, disease-associated alleles of TRIM32 have a loss-of-function with respect to viral inhibition. Together, these findings uncover a novel biological function of TRIM32 in regulating alphavirus infection and provide important insights into the interplay between alphaviruses and the host USP.
著者: Wenchun Fan, J. Schoggins, Y. Xie, J. Cao, S. Gan, L. Xu, D. Zhang, S. Qian, F. Xu, Q. Ding
最終更新: 2024-06-04 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.04.597282
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.04.597282.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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