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# Biologia# Biologia molecular

Desafios na Aquicultura de Salmão: Ameaças Virais

Analisando como os vírus afetam o salmão do Atlântico na aquicultura.

Robert Stewart, Xoel Souto Guitián, Ophélie Gervais, Yehwa Jin, Sarah Salisbury, Samuel A. M. Martin, Maeve Ballantyne, Beatriz Orosa-Puente, Diego Robledo

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A aquicultura é uma forma super importante de fornecer comida saudável pro nosso mundo que tá crescendo. Com o número de pessoas previsto pra chegar quase a 10 bilhões até 2050, a gente pode precisar dobrar nossa produção de alimentos. A criação de peixes, que envolve criar peixes em ambientes controlados, atualmente fornece cerca de 17% da proteína animal que consumimos. Mas tem um problema: não dá pra continuar pegando peixe do oceano na mesma quantidade que temos feito. Então, a aquicultura precisa crescer bastante nos próximos 25 anos pra acompanhar nosso apetite.

Embora a criação de peixes tenha alguns benefícios em relação à criação de carne tradicional - como precisar de menos terra e produzir menos gás de efeito estufa - não é tudo flores. A indústria enfrenta grandes desafios com doenças que podem acabar com as populações de peixes. Essas doenças são uma das principais causas de perda na criação de peixes.

Doenças Virais na Aquicultura de Salmão

Infecções virais são um grande problema para o salmão do Atlântico, que é um peixe bem popular na aquicultura. Elas podem causar altas taxas de mortalidade entre esses peixes, e infelizmente, não há muitas vacinas ou tratamentos eficazes disponíveis. Dois vírus chatos, o Vírus da Anemia Infecciosa do Salmão (ISAV) e o Vírus da Necrose Pancreática Infecciosa (IPNV), são particularmente prejudiciais. Embora muitas fazendas de salmão vacinem contra o ISAV, essas vacinas não oferecem proteção completa. E adivinha? Não existe vacina pro IPNV de jeito nenhum.

Os pesquisadores estão esperando reunir mais informações sobre como esses vírus interagem com seus hospedeiros peixes. Esse conhecimento pode levar a vacinas melhores ou maneiras de criar peixes que consigam resistir a essas infecções.

Ubiquitina e Resposta Imune

Quando nossos corpos lutam contra invasores, as coisas ficam meio complicadas. Uma proteína minúscula, mas poderosa chamada ubiquitina tem um papel grande em como nosso sistema imunológico reage. Pense na ubiquitina como uma “etiqueta” que ajuda as células a saberem o que fazer. Ela pode mudar como as Proteínas funcionam, pra onde elas vão e até quanto tempo ficam por aí.

A ubiquitina pode ativar respostas imunes, que é super importante quando um vírus tenta invadir. Por exemplo, ela pode ajudar nossos corpos a perceber quando um vírus tá por perto e desencadear uma defesa. Dependendo do contexto, a ubiquitina pode ajudar a lutar contra o vírus ou, em alguns casos, ajudar o próprio vírus.

Resumo e Objetivo

Na luta contra os vírus, a ubiquitina é crucial. Os pesquisadores estão focando em como a ubiquitina ajuda os salmões a responder a infecções por ISAV e IPNV. Eles descobriram que quando as células de salmão eram infectadas, os padrões de ubiquitina mudavam, o que impactava as respostas imunes.

Mudanças Globais de Ubiquitinação em Resposta à Infecção Viral

Os cientistas analisaram células renais de salmão infectadas com ISAV e IPNV. Eles verificaram essas células 24 e 48 horas após a infecção. Queriam ver como a quantidade de proteínas marcadas por ubiquitina mudava.

Quando estudaram as células infectadas pelo ISAV, notaram um aumento acentuado em proteínas ubiquitinadas em comparação com células não infectadas. No entanto, para as células infectadas pelo IPNV, encontraram uma diminuição nos níveis gerais de proteínas ubiquitinadas.

Análise de Proteoma Enriquecido em Ubiquitinação

Pra investigar mais a fundo, os pesquisadores enriqueceram amostras pra focar nas proteínas que estavam marcadas com ubiquitina. Eles encontraram um número grande de proteínas, mas quando filtraram pra aquelas identificadas especificamente no salmão do Atlântico, ainda havia muita coisa pra explorar.

Os resultados mostraram que a infecção por ISAV causou um aumento de proteínas marcadas com ubiquitina, enquanto a infecção por IPNV levou a um cenário quase oposto. Acontece que, mesmo que os dois vírus tenham maneiras similares de afetar os peixes, as respostas imunes que eles desencadearam foram bem diferentes.

Proteômica da Infecção por ISAV e IPNV

Ao olhar pros específicos proteínas marcadas pela ubiquitina, muitas mudanças foram notadas. Para o ISAV, um monte de proteínas aumentou em número, enquanto o IPNV viu uma diminuição. Os vírus estavam afetando o sistema imunológico dos peixes de maneiras diferentes, causando reações variadas do hospedeiro.

Algumas proteínas específicas associadas ao processo de ubiquitinação aumentaram em reação ao ISAV, enquanto várias proteínas mostraram uma diminuição de números durante a infecção por IPNV.

Análise de Enriquecimento de Termos GO de Proteínas Diferentemente Abundantes

Quando os pesquisadores analisaram as mudanças específicas nas proteínas devido à infecção por ISAV, descobriram que as vias responsáveis por fazer e processar proteínas foram significativamente impactadas. Em contraste, a infecção por IPNV trouxe mudanças relacionadas principalmente ao metabolismo e à degradação de proteínas.

Reprogramação Transcricional em Resposta às Infecções por ISAV e IPNV

Os cientistas também queriam saber como o material genético nas células mudava em resposta a essas infecções. Estudando o RNA nas células, eles podiam ver como as células reagiam em um nível genético.

Para a infecção por ISAV, a resposta em 24 horas foi bem fraca, mas em 48 horas, muitos mais genes foram ativados. Em contraste, com o IPNV, as células pareciam entrar em ação rapidinho, mostrando muitas mudanças genéticas.

Reprogramação Transcricional Mediadas por Ubiquitina em Resposta às Infecções por ISAV e IPNV

Os pesquisadores também fizeram conexões entre os níveis de ubiquitina nas proteínas e as respostas genéticas. Eles descobriram que algumas proteínas relacionadas à luta contra vírus estavam ligadas a mudanças nos níveis de ubiquitina. Isso mostra como a ubiquitina é crucial pra ajudar o sistema imunológico a responder às infecções.

Infecção pelo Vírus da Anemia Infecciosa do Salmão Induz uma Forte Resposta Pós-Traducional

O estudo descobriu que quando as células de salmão eram infectadas pelo ISAV, a resposta geral era lenta no começo, mas ganhava força depois. Já pro IPNV, por outro lado, as células ativavam rapidamente, mostrando uma forte resposta genética logo de cara.

Proteínas TRIM Conservadas e Específicas de Peixes Têm um Papel Importante na Resposta ao ISAV no Salmão do Atlântico

Uma família de proteínas chamada proteínas TRIM foi encontrada como sendo significativamente afetada pelas infecções. Algumas dessas proteínas são conhecidas por ajudar os salmões a lutarem contra vírus. Os achados sugerem que essas proteínas têm um papel importante na resposta imune.

Infecção pelo Vírus da Necrose Pancreática Infecciosa Induz uma Forte Resposta Transcricional Seguido de Reprogramação Proteossomal

Quando as células de salmão foram infectadas pelo IPNV, os pesquisadores observaram uma diminuição nas proteínas que regulam a resposta imune. Isso sugere que o vírus pode estar tomando medidas pra silenciar as defesas do peixe.

Conclusões

Resumindo, o uso da ubiquitina e de outras proteínas desempenha um papel grande em como o salmão do Atlântico luta contra infecções virais como ISAV e IPNV. Entender essas interações complexas pode ajudar a melhorar as práticas de criação de peixes ou até levar a tratamentos melhores contra essas ameaças.

Então, da próxima vez que você saborear um prato de salmão, lembre-se da batalha que os peixes estão enfrentando debaixo das ondas. É um mundo de peixe comendo vírus por aí!

Fonte original

Título: Differential Ubiquitination of Host Proteins in Response to IPNV and ISAV viruses in Atlantic salmon

Resumo: Viral diseases remain a major barrier to the sustainable production of farmed fish, primarily attributable to the absence of effective prevention and treatment options. Understanding host-pathogen interactions can guide the development of vaccines, antiviral therapies, or gene editing strategies. Ubiquitination is a key cell signalling molecule, known to regulate many aspects of immune functions but currently understudied in fish. This study leverages ubiquitin-enriched mass spectroscopy complemented with RNA sequencing to characterize the role of ubiquitination in response to infection. A challenge experiment was conducted by infecting Atlantic salmon head kidney (SHK-1) cells with Infectious salmon anaemia virus (ISAV) and Infectious pancreatic necrosis virus (IPNV). At 24- and 48 hours post-infection dramatic changes were observed in the global ubiquitination state of host proteins. Many post-translational modifying proteins increased in abundance upon ISAV infection, whilst IPNV infection resulted in a reduction in abundance of many of these proteins. Transcriptomics showed a delay in the activation of the antiviral response to ISAV infection, with major upregulation of genes associated with immune pathways only at 48h. On the contrary, IPNV infection resulted in upregulation of classic innate immune response genes at both timepoints. Clear activation of Rig-like receptor pathways is demonstrated in both infections, in addition to upregulation of both conserved and novel antiviral TRIM E3 ubiquitin ligate genes. Network analysis identified clusters of immune genes and putatively regulatory proteins showing differential ubiquitination upon viral infection. This study highlights the importance of post-translational control of the host innate immune response to viruses in Atlantic salmon. Clear differences in ubiquitination between two viruses indicate either virus-specific post-translational regulation or viral antagonism of the immune response. Additionally, the ubiquitination of various proteins was linked to the regulation of innate immune pathways, suggesting a direct role of ubiquitination in the regulation of antiviral responses. AUTHOR SUMMARYUbiquitination is a main cellular regulatory mechanism in all animal species, controlling the activity of many proteins within the cell. The role of ubiquitination in the regulation of immunity is well-established, and several direct interactions with viruses have been described, either as part of a strategy of the host to fight the infection or as a viral mechanism to evade the host immune response. In aquaculture, viral diseases currently represent the most important threat to the sustainability of the industry. However, very little is known about the interplay between ubiquitination and viral pathogens in fish species. In our study, we have assessed the ubiquitination response of Atlantic salmon to two production-relevant viruses, Infectious salmon anaemia virus (ISAV) and Infectious pancreatic necrosis virus (IPNV). We found remarkable differences in the ubiquitination profiles between the two infections, suggesting a key role of ubiquitination on the early immune response. We also discovered an association between the ubiquitination of certain regulatory proteins and the activation of antiviral pathways. This information could help develop new strategies to tackle viral diseases in aquaculture, such as the development of more effective vaccines or antiviral therapies, or inform gene editing efforts to generate disease resistant fish.

Autores: Robert Stewart, Xoel Souto Guitián, Ophélie Gervais, Yehwa Jin, Sarah Salisbury, Samuel A. M. Martin, Maeve Ballantyne, Beatriz Orosa-Puente, Diego Robledo

Última atualização: 2024-11-05 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.05.622028

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.05.622028.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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