Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, les chercheurs ont analysé l’inhibition de la formation de granules de stress (SG) dans les cellules infectées par le coronavirus du rhume humain HCOV-OC43 (HCoV-HCOV-OC43) et le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2).
Sommaire
Arrière-plan
Les cellules hôtes possèdent plusieurs mécanismes pour détecter les infections virales et déclencher des réactions de défense immunitaire pour supprimer la réplication et la transmission virales. L’un de ces mécanismes antiviraux est la formation de SG en réponse à des infections virales.
Les SG sont des condensats d’acide ribonucléique (ARN) et de protéines qui provoquent la séquestration de facteurs cellulaires et de composants viraux essentiels à la réplication virale. Cependant, les virus ont développé des mécanismes pour empêcher la formation de SG chez l’hôte. Malgré l’intérêt croissant pour déchiffrer le rôle des SG dans la réplication virale, les mécanismes d’inhibition des SG pour la protection de l’hôte ne sont pas clairs.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont étudié la capacité de HCoV-HCOV-OC43 et SARS-CoV-2 à inhiber la formation de SG.
Pour évaluer la dynamique des SG au cours des infections par le CoV, des cellules rénales embryonnaires humaines 158 (HEK) 293A ont été infectées par HCOV-OC43 et examinées pour la formation de SG par coloration par immunofluorescence pour la protéine liée à l’antigène interne des cellules T (TIAR). Après un à deux jours d’infection, une formation négligeable de SG a été détectée.
Ainsi, l’équipe a analysé si HCOV-OC43 inhibait la formation de SG, pour lesquels des cellules infectées par un faux et infectées par un virus étaient traitées avec de l’arsénite de sodium après une journée d’infection. L’arsénite a été utilisée en raison de sa capacité à induire la formation de SG et la phosphorylation de eIF2α (facteur d’initiation de la traduction eucaryote 2α). Alors que l’induction de SG a été observée dans toutes les cellules infectées par un faux, <50 % des cellules infectées par HCOV-OC43 ont démontré la formation de SG. Ensuite, l'ampleur de la phosphorylation de eIF2α dans les cellules infectées par HCOV-OC43 a été évaluée, et HCOV-OC43 a efficacement inhibé la phosphorylation de eIF2α à 12 heures par infection (hpi) et 48 hpi.
Pour vérifier l’applicabilité à d’autres lignées cellulaires, les analyses ont été répétées dans le cancer du côlon humain (HCT-8) et les lignées cellulaires épithéliales bronchiques (BEAS-2B). La formation de SG et la phosphorylation de eIF2α ont été supprimées parmi les cellules HCT-8 après deux jours d’infection, reflétant une réplication virale plus lente dans les cellules par rapport à 293A. Après un jour d’infection, des niveaux sensiblement faibles de protéine de nucléocapside (N) HCOV-OC43 ont été trouvés dans les cellules HCT-8. Comme observé dans les cellules 293A, les cellules BEAS-2B infectées ont démontré une inhibition de la formation de SG et de la phosphorylation de eIF2α dans la journée suivant l’infection. Cela indiquait que les phénotypes n’étaient pas limités aux cellules entièrement transformées et que le modèle 293A était approprié pour analyser l’inhibition de la formation de SG.
Des protéines de nucléation telles que la protéine 1 de liaison au domaine SH3 de la protéine activatrice de Ras-GTPase (G3BP1), G3BP2, l’antigène interne des cellules T 1 (TIA-1) et (TIAR) entraînent la condensation de SG. Pour évaluer l’importance de G3BP1 dans la réplication du CoV, les cellules qui surexprimaient la G3BP1 marquée par la protéine fluorescente verte améliorée (EGFP) ont été infectées par HCoV-HCOV-OC43. Dans l’étude, des tests de ribopuromycylation et une analyse Western blot ont également été effectués.
Résultats
Dans l’étude, la formation de SG n’a pas été observée dans les cellules infectées par HCoV-HCOV-OC43 et SARS-CoV-2. Les deux virus ont inhibé la formation de SG induite par un stress exogène, tel que le traitement à l’arsénite de sodium et la phosphorylation de eIF2α.
En outre, dans les cellules infectées par le SRAS-CoV-2, une forte baisse des niveaux de G3BP1 a été observée. La surexpression ectopique de N et de la protéine non structurale 1 (Nsp1) par les deux virus a inhibé la formation de SG et la phosphorylation de eIF2α induite par l’arsénite. Il convient de noter que Nsp1 du SARS-CoV-2 hautement pathogène seul était suffisant pour réduire les niveaux de G3BP1. Cette réduction dépendait de la déplétion de l’ARN messager (ARNm) dans le cytoplasme, médiée par Nsp1 et TIAR. Dans l’analyse d’immunocoloration, une réduction substantielle des cellules infectées exprimant l’EGFP par rapport aux témoins a été observée.
Les résultats de l’étude ont montré que les deux virus dépendent des protéines Nsp1 et N pour supprimer la formation de SG. HCOV-OC43 et SARS-CoV-2 consacrent chacun > 1 produit génique à l’inhibition de SG. Cela indique que le désarmement viral des réponses SG est essentiel pour générer une infection CoV productive.
Alors que les protéines N du SRAS-CoV-2 et du HCOV-OC43 agissent indépendamment de la phosphorylation de eIF2α et en aval de l’arrêt de la traduction, les protéines Nsp1 inhibent la formation de SG en supprimant la phosphorylation de eIF2α en amont de la nucléation de SG. De plus, l’infection par le SRAS-CoV-2 et non par le HCOV-OC43 épuise le G3BP1 et perturbe la navette nucléocytoplasmique médiée par le TIAR, contribuant à l’inhibition du SG avec une puissance plus élevée. Par conséquent, l’arrêt de l’hôte médié par le SARS-CoV-2 Nsp1 contribue, au moins partiellement, à l’appauvrissement en G3BP1 et à l’accumulation nucléaire de TIAR. La surexpression de G3BP1 a considérablement réduit l’infection par HCOV-OC43, ce qui indique la propriété antivirale de G3BP1 dans les infections à CoV.
Conclusion
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que HCoV-HCOV-OC43 et SARS-CoV-2 contribuent chacun > 1 produit génique pour l’inhibition de la formation de SG, ce qui sous-tend l’importance du désarmement viral des réponses SG pour générer des infections productives. Les deux virus ont efficacement inhibé la formation de SG, et l’inhibition a été médiée par les protéines Nsp1 et N.
Les résultats mettent en évidence la propriété antivirale de G3BP1 et la présence de plusieurs mécanismes de suppression de SG qui sont conservés entre HCoV-HCOV-OC43 et SARS-CoV-2. La formation de SG peut être un mécanisme antiviral essentiel pour la défense de l’hôte ciblée par les CoV pour une réplication virale efficace. Par conséquent, l’élucidation des mécanismes d’inhibition de la SG pourrait révéler des cibles probables pour les thérapies anti-CoV visant à inhiber la réplication virale par inhibition de la SG.
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
