Исследование показало, что β-коронавирус не использует нормальный секреторный путь, который является возможным объяснением некоторых аспектов патологии COVID-19.
Ученые много знают о том, как вирус SARS-CoV-2, ответственный за пандемию COVID-19, попадает в клетки. Сейчас, в исследовании, опубликованном 27 октября в Cell, исследователи определили, что вирус гепатита мышей и вирус SARS-CoV-2, оба из которых являются членами β-коронавирусного семейства, выходят из клеток через лизосомы – органеллы, отвечающие за удаление удаления клеточного мусора, который используется большинством других вирусов с оболочкой. «Не было проведено много исследований в области клеточной биологии по сборке коронавируса и его высвобождению из клеток, что является важным, потому что мы не имеем противовирусные препараты, которые нацелены на эти более поздние этапы цикла вирусной инфекции », - говорит Кэролайн Мачамер, клеточный биолог из Медицинской школы Университета Джонса Хопкинса, которая не принимала участия в исследовании. Эта работа не только указывает на новые потенциальные цели для подавления поздних этапов заражения, но также дает новое понимание базовой биологии этих вирусов, добавляет она.Около пяти лет назад Тиган Деллибови-Рагеб, в то время постдок в лаборатории клеточного биолога Нихала Алтан-Боннета в Национальном институте сердца, легких и крови, начала исследовать, как β-коронавирусы – семейство, что включает патогены, вызывающие MERS и ОРВИ – выходят из клеток. Она обнаружила, что β-коронавирус – вирус гепатита мышей (MHV), вызывающий тяжелую пневмонию у мышей, не использует тот же секреторный путь, что и большинство вирусов с внешней липидной и белковой оболочкой, включая γ-коронавирусы, которые заражают птиц – использовать. После перехода Деллибови-Рагхеб на другую работу, Алтан-Боннет говорит, что никто в лаборатории не хотел участвовать в проекте по определению, как эти вирусы выходят из зараженных клеток.«Не многие люди интересовались коронавирусами, - она говорит. – А потом началась пандемия».Альтан-Боннет и Суриш Гош, текущие постдоки в лаборатории, приступили к работе, заражая различные типы клеток или MHV, или SARS-CoV-2. Исследователи обнаружили большое количество коронавирусов в лизосомах примерно в то время своего жизненного цикла, когда они должны были выбраться из клеток, чтобы заразить новые. Более того, когда исследователи заблокировали движение лизосом к плазматической мембране в инфицированных MHV клетках, которые являются ключевым шагом в экзоцитозе лизосом, они обнаружили намного меньше вирусной РНК вне клеток. Эти данные показывают, что β-коронавирус использует лизосомы для выхода из клеток.Лизосомы обычно довольно кислые, с pH от 4,5 до 5,0. Это позволяет специализированным ферментам разлагать отходы внутри лизосомы, но не в том случае, если что-то пойдет не так, и эти ферменты попадут в цитоплазму. Исследовательская группа определила, что лизосомы каким-то образом снижали кислотность во время инфекции MHV. Лизосомы в клетках, инфицированных MHV, имели средний pH 5,7, в то время как лизосомы неинфицированных контрольных клеток имели средний pH 4,7, что приводило к снижению активности лизосомальных ферментов в инфицированных клетках, это позволяло вирусам выходить из клеток нетронутыми.Основываясь на предыдущей работе других групп и новых данных исследователей о том, что белок ORF3a SARS-CoV-2 локализован в лизосомах инфицированных клеток, они выдвигают гипотезу, что он может участвовать в нейтрализации pH; они планируют будущие исследования для дальнейшего изучения роли белка.«Мы были, конечно, удивлены тем, что используют этот путь для выхода», - говорит Алтан-Боннет. Хотя некоторые вирусы без липидной и белковой оболочки – такие как реовирус, который вызывает легкое желудочно-кишечное расстройство у людей, действительно выходит из клеток через лизосомный транспорт, она добавляет: «это не типичный путь для вирусов с оболочкой».Аномальные иммунные ответы, такие как цитокиновый шторм, могут быть признаком COVID-19, и что процесс деградации лизосом, который ранее показан, имеет критически важное значение для презентации антигена, что позволяет иммунным дозорным клеткам выявлять и убивать зараженные клетки. Альтан-Бонне поделилась результатами со своим мужем Грегуаром Алтан-Бонне, иммунологом из Национального института рака, и они и их коллеги предположили, что «может быть тот факт, что вирус убегает по другому пути, полностью нарушает нормальный иммунный ответ, " он говорит. Действительно, команда исследователей обнаружила изменения как в презентации антигена, так и в последующей иммунной активации в инфицированных MHV клетках, что указывает на нарушение презентации антигена.«Очевидно, что этот вирус использует другой путь, чем мы думали ранее», - говорит Билли Цай, клеточный биолог из Мичиганского университета, который не участвовал в исследовании. Некоторые из открытых вопросов о том, как вирус нейтрализует кислотность лизосом, потом использует путь передачи лизосом, добавляет он, и также будет важно увидеть подтверждение этих результатов от других групп. «Будет очень интересно попытаться разгадать, как эти вирусы, особенно SARS-CoV-2, проходят через клетки-хозяева, а затем выходят наружу».Помимо вопросов фундаментальной науки, исследовательская команда сосредоточивает внимание, как их выводы связаны с патологией COVID-19. «Мы следим за литературой с клинической точки зрения, и люди проводят множество измерений цитокинового шторма и проблем коагуляции, и действительно нет механизма, который объясняет, как все эти вещи сочетаются друг с другом», - говорит Грегуар Алтан-Бонне. Он и его коллеги сейчас изучают, может ли выход вируса через лизосомы объяснить иммунный дисбаланс у пациентов.Исследователи начинают с MHV отчасти потому, что с ним безопасно работать при условиях второго уровня биобезопасности, в отличие от SARS-CoV-2, для которого требуется третий уровень биобезопасности. «Конечно, штамм мышей - это не штамм человека», - говорит Нихал Алтан-Боннет. «Поскольку мы наблюдали подкисление в клетках, зараженных CoV-2, мы надеемся, что мы увидим одинаковые эффекты через разные коронавирусы». Questions and answers 1. When was a study published?A study published October 27.2. What did the researchers find out in this study?The researchers found out in this study that mouse hepatitis virus and SARS-CoV-2 get out of cells via lysosomes.3. Why is research on assembling the coronavirus and release from cellsresearch so important?Because scientists don' t have antiviral.4. What did Teegan Dellibovi-Ragheb start researching in the laboratory?Teegan Dellibovi-Ragheb started researching how β-coronaviruses get out of cells.5. When did she start researching it?She started researching it about five years ago.6. What happened after Anna moved to another job?No one else in the lab wanted to take up the project to determine how these viruses were getting out of infected cells.7. What did the researchers Altan-Bonnet and Sourish Ghosh find in their research?They found large numbers of the coronaviruses in lysosomes around the time in their lifecycles that they’d be expected to be getting out of the cells to infect new ones.8. What causes β-coronavirus MHV in mice?MHV causes hepatitis in mice.9. What did the researchers find when they blocked the movement of lysosomes to the plasma membrane in the MHV-infected cells?The researchers found much less viral RNA outside the cells.10. What hypothesis do scientists put forward about protein ORF3a?Protein ORF3a may be involved in neutralizing the pH.11. How did lysosomes decrease acidity during MHV infection?Lysosomes reduce acidity with protein ORF3a.12. What is a virus without a lipid and protein membrane?Reovirus is a virus without a lipid and protein envelope.13. What are the abnormal immune responses?Abnormal immune responses include the cytokine storm.14. Who did Altan-Bonnet share her results with?She shared results with her husband.15. What is her husband's job?Her husband is an immunologist at the National Cancer Institute.16. Cell biologist Billy Tsai participated in the study?No, cell biologist Billy Tsai was not involved in the study?17. What are Grégoire Altan-Bonnet and his colleagues studying?They are now exploring whether or not viral egress via lysosomes can explain the immune imbalances in patients.18. Why are researchers working with MHV?
Because it is safe to work with MHV.19. What is Nihal Altan-Bonnet hoping for?Nihal Altan-Bonnet hopes that he’s going to see the same effects across different coronaviruses.20. What did the study show?A study showed that β-coronaviruses don’t use the normal secretory pathway, a possible explanation for some aspects of COVID-19 pathology.
GlossaryPathway – путь;mouse hepatitis virus – вирус гепатита мышей;lysosomes – лизосомы;organelles – органеллы;cellular garbage – клеточный мусор;biosynthetic – биосинтетеический;secretory – секреторный;assembly – сборка;cell – клетка;infection cycle – цикл заражения;cell biologist – клеточный биолог;inhibiting – подавление;basic – фундаментальный;severe pneumonia – тяжелая пневмония;lifecycle – жизненный цикл;plasma membrane – плазматическая мембрана;specialized enzymes – специализированные ферменты;degrade – разлагать;cytoplasm – цитоплазма;deacidified – подкисленный;infecte – заразить, инфицировать;protein – белок;neutralizing – нейтрализация;reovirus – реовирус;gastrointestinal upset – расстройство желудочно-кишечного тракта;immune – иммунный;degradation – деградация;antigen presentation – презентация антигена;disrupte – нарушить;deacidifies – подкисляет;pathology – патология;cytokine storm – цитокиновый шторм;coagulation – коагуляция;biosafety – биобезопасность;strain – штамм;acidification – закисление.