Die biologischen Eigenschaften des SARS-CoV-2 E-Proteins im Zusammenhang mit HIV-1
In einer kürzlich veröffentlichten Studie in Retrovirologieuntersuchten die Forscher die Wirksamkeit des Coronavirus (SARS-CoV) des schweren akuten respiratorischen Syndroms und der SARS-CoV-2-Hüllproteine (E) gegen das humane Immundefizienzvirus (HIV)-1.
Lernen: Die Hüllproteine von SARS-CoV-2 und SARS-CoV reduzieren wirksam die Infektiosität des Humanen Immunschwächevirus Typ 1 (HIV-1). Bildnachweis: Corona Borealis Studio/Shutterstock
Hintergrund
Viroporine sind Ionenkanäle, die von Viren exprimiert werden und eine Rolle bei der viralen Assemblierung und Freisetzung spielen. Viroporine werden sowohl von HIV-1 als auch vom Influenza-A-Virus kodiert. Das menschliche SARS-CoV-2 kodiert für mindestens zwei Viroporine, darunter ein Transmembranprotein mit 75 Aminosäuren, das als Hüllprotein (E) bezeichnet wird, und ein Protein mit 275 Aminosäuren, das als offener Leserahmen (Orf)-3a bezeichnet wird.
Über das Studium
In der vorliegenden Studie bewerteten die Forscher die HIV-1-Replikation in Gegenwart von vier verschiedenen ꞵ-CoV E-Proteinen.
Zunächst wurde die dem SARS-CoV-2 E-Protein entsprechende intrazelluläre Expression untersucht. Das Team transfizierte COS-7-Zellen mit einem Vektor, der für das SARS-CoV-2-E-Protein kodiert, das am C-Terminus mit einem Hämagglutinin (HA)-Tag fusioniert und immungefärbt wurde, um das E-Protein (Anti-HA) nachzuweisen, während Antikörper dagegen gerichtet waren endoplasmatisches Retikulum-Golgi-Zwischenkompartiment (ERGIC53), trans-Golgi (Golgin97) oder späte Endosomen/Lysosomen (LAMP-1).
Um die Kolokalisierung des E-Proteins mit dem ER, dem trans-Golgi-Netzwerk (TGN) und dem cis-medialen Golgi zu untersuchen, wurden Zellen zusammen mit Plasmiden, die das E-HA-Protein exprimierten, mit Vektoren kotransfiziert, die das ER-Mox-Grün-Fluoreszenzprotein exprimierten (GFP) (RER), Giantin-GFP oder TGN. Während dieser Kotransfektionen fixierte, permeabilisierte und immunfärbte das Team die Zellen mit Anti-HA-Antikörpern, um das E-Protein nachzuweisen.
Die intrazelluläre Verteilung von SARS-CoV-2 E wurde auch mit den E-Proteinen verglichen, die in SARS-CoV, humanem CoV (hCoV)-OC43 und Middle East Respiratory Syndrome (MERS)-CoV vorhanden sind. Als nächstes bestimmte das Team, ob das SARS-CoV-2-E-Protein die Produktion von infektiösem ΔvpuHIV-1 oder HIV-1 erhöhen oder verringern würde.
E-Book Antikörper
HEK293-Zellen wurden mit pcDNA3.1(+) cotransfiziert, das das SARS-CoV-2-E-Protein zusammen mit HSV-1-Glykoprotein D (gD) exprimierte, das als Positivkontrolle für die Restriktion diente, oder gD[ΔTMCT]und pNL4-3. Darüber hinaus untersuchten die Forscher, ob das E-Protein ΔvpuHIV-1 hemmt. Die Fähigkeit von ΔvpuHIV-1, sich in Gegenwart von SARS-CoV-2 E und Proteinen des Knochenmark-Stromazellen-Antigens 2 (BST-2) zu vermehren, wurde ebenfalls bestimmt.
Ergebnisse
Die Ergebnisse zeigten, dass das SARS-CoV-2-E-Protein zusammen mit ER-, ERGIC-, trans-Golgi-, cis-medialen Golgi- und TGN-Markern lokalisiert war. Jedoch enthielten weder die Zellplasmamembran noch die Lysosomen E-Protein. Die für die drei E-Proteine beobachtete intrazelluläre Lokalisierung war identisch mit der des SARS-CoV-2-E-Proteins. In Gegenwart des SARS-CoV-2-E-Proteins wurde die Menge an freigesetztem infektiösem HIV-1 dramatisch reduziert. Immunoblots, die für die SARS-CoV-2 E- und gD-Proteine auf Zelllysaten beobachtet wurden, zeigten, dass diese Proteine während Co-Transfektionen gut exprimiert wurden.
Die Kotransfektion mit Vektoren, die BST-2, SARS-CoV-2-E-Protein und das ΔvpuHIV-1-Genom exprimierten, führte zu einem Rückgang der infektiösen Virusgeneration, wenn auch nicht im gleichen Ausmaß wie beim HSV-1-gD-Protein. Immunoblots für das SARS-CoV-2 E-Protein, gD, Vpu und BST-2 auf Zelllysaten zeigten, dass diese Proteine während Co-Transfektionen effektiv exprimiert wurden. Zusammengenommen zeigte dies, dass das SARS-CoV-2-E-Protein die Erzeugung beider Viren behinderte und das Vpu-Protein nicht ersetzen konnte.
Ähnlich wie beim SARS-CoV-2-E-Protein zeigte die Untersuchung der intrazellulären Expression der HcoV-OC43-, SARS-CoV- und MERS-CoV-E-Proteine, dass sie hauptsächlich in den ER- und Golgi-Abschnitten der Zelle lokalisiert waren, wobei Nr Expression an der Zelloberfläche beobachtet. Whi gD hemmte die infektiöse HIV-1-Freisetzung, gD [ΔTMCT] zeigte keine solche Wirkung. Darüber hinaus hemmten die SARS-CoV- und SARS-CoV-2-E-Proteine die Freisetzung von HIV-1 um 1,4 % bzw. 1,3 %.
Die Immunpräzipitation von HIV-1-Proteinen aus Lysaten, die aus Zellen generiert wurden, die mit dem Vektor kotransfiziert wurden, der SARS-CoV-2 E und pNL4-3 codiert, zeigte, dass E-Vorläufer, nämlich gp120, gp160, p24 und p55, in signifikant geringeren Mengen als p24 immunpräzipitiert wurden und gp120 in den geklärten Kulturmedien.
Die Transfektion von HEK293-Zellen mit einem leeren pcDNA3.1(+)-Vektor und die anschließende Behandlung mit STS induzierten eine beträchtliche Caspase-3-Aktivität. SARS-CoV- und SARS-CoV-2-E-Proteine zeigten die höchste Caspase-3-Aktivität, gefolgt von HCoV-OC-43- und MERS-CoV-E-Proteinen. Diese Ergebnisse zeigten eine Verbindung zwischen Caspase-3-Aktivität und HIV-1-Produktionsniveaus.
Fazit
Insgesamt zeigten die Studienergebnisse, dass Viroporine, die von homologen Viren stammen, zwar die Virusfreisetzung erhöhen können, ein Viroporin aus einem heterologen Virus jedoch die HIV-1-Proteinsynthese und Virusfreisetzung hemmen kann.
Referenz:- Henke, W. et al. (2022) „Die Hüllproteine von SARS-CoV-2 und SARS-CoV reduzieren wirksam die Infektiosität des humanen Immunschwächevirus Typ 1 (HIV-1)“, Retrovirology, 19(1). doi: 10.1186/s12977-022-00611-6. https://retrovirology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12977-022-00611-6
Kommentare
Kommentar veröffentlichen