Dans une récente étude publiée dans la revue Pathogènes PLoSdes chercheurs aux États-Unis ont caractérisé la cytidine/uridine monophosphate kinase-2 (CMPK-2) comme un facteur de restriction de l’hôte, spécifiquement pour les flavivirus, qui exerce une activité antivirale en inhibant la traduction virale de l’acide ribonucléique (ARN).
Étude : CMPK2 restreint la réplication du virus Zika en inhibant la traduction virale. Crédit d’image : felipe caparros / Shutterstock
Arrière-plan
Les flavivirus sont des organismes viraux transmis par les arthropodes qui continuent de poser des menaces pour la santé dans le monde, sans traitement antiviral thérapeutique autorisé par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis pour les infections à flavivirus. Par conséquent, il existe un besoin urgent de détecter les facteurs d’interaction virus-hôte qui peuvent être ciblés pour développer de nouveaux antiviraux et vaccins contre les flavivirus.
Dans le cadre de la défense immunitaire initiale contre les agents pathogènes infectieux, les interférons de type I (IFN-I) sont produits dans le corps humain en réponse aux microbes. CMPK-2 est un gène stimulé par l’IFN (ISG) de type I avec des propriétés antivirales. Cependant, les mécanismes biologiques sous-jacents à l’inhibition de l’activité virale par CMPK-2 ne sont pas entièrement compris et justifient des recherches supplémentaires.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont étudié CMPK-2 en tant qu’inhibiteur potentiel de flavivirus qui peut être ciblé pour développer de nouveaux antiviraux contre les flavivirus.
L’équipe a étudié l’action antivirale de CMPK-2 contre le virus Zika (ZIKV) et d’autres flavivirus médicalement importants. L’étendue de l’activité antivirale de CMPK2 a ensuite été examinée contre des virus appartenant aux familles virales Coronaviridae, Flaviviridae, Herpesviridae, Paramyxoviridae et Orthomyxoviridae.
Pour l’analyse, CMPK-2 a été surexprimé et regroupé régulièrement des répétitions palindromiques courtes espacées (CRISPR)/CRISPR-associé à la protéine-9 (Cas9) des études d’inactivation de CMPK-2 ont été réalisées à l’aide de cellules de fibroblastes de prépuce humain (HFF). La CMPK-2 a été exprimée dans des cellules Vero E6 inductibles par la doxycycline, et la stringence du système inductible par la doxycycline a été validée sur la base des niveaux d’ARN CMPK-2, mesurés à l’aide de la réaction quantitative en chaîne par polymérase à transcription inverse (qRT-PCR).
Le domaine S-adénosyl méthionine radicale stimulé par l’IFN contenant 2 (RSAD-2) ou le gène viperin a été utilisé comme témoin pour les expériences. L’expression de CMPK-2 et sa localisation sous-cellulaire ont été vérifiées par analyse immunoblot et microscopie confocale, respectivement. De plus, une analyse par immunofluorescence et une cytométrie en flux ont été réalisées.
Les titres viraux ont été déterminés à l’aide d’essais sur plaque. L’équipe a étudié si la localisation de CMPK-2 dans les mitochondries était essentielle pour l’activité antivirale, pour laquelle ils ont généré un mutant de suppression de séquence de localisation mitochondriale CMPK-2 (ΔMLS) et transfecté des cellules 293T avec des vecteurs exprimant le mutant. En outre, le domaine de MLS requis pour l’activité antivirale a été étudié.
Résultats
Une augmentation robuste des niveaux d’ARN CMPK-2 a été observée dans les cellules Vero traitées à l’IFN-I et à la doxycycline et exprimant CMPK-2, et une élévation considérable de l’ARN de la vipérine a été observée après l’ajout d’IFN-I. CMPK-2 a montré une coloration significativement plus faible pour la protéine d’enveloppe du virus Zika que les cellules Vero n’exprimant pas CMPK-2. Les découvertes ont indiqué que CMPK-2 a inhibé la réplication du virus Zika en particulier par la traduction de l’ARN viral.
La perte d’expression du gène CMPK-2 induite par l’interféron-I parmi les cellules CMPK-2-KO HFF et l’expression des protéines a été vérifiée par Western blot, indiquant que la CMPK-2 induite par l’interféron-I a une contribution significative aux réponses antivirales contre Virus Zika. De plus, l’induction de CMPK-2 a considérablement réduit la multiplication d’autres flavivirus tels que le virus de la dengue de sérotype 2 (DENV-2), la souche 17D du virus de la fièvre jaune (YFV17D) et le virus Kunjin (un sous-type du virus du Nil occidental).
Cependant, aucun des coronavirus, le coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2 (SARS-CoV-2), le SARS-CoV-2 exprimant mNeonGreen (SARS-CoV-2-mNG) ou le virus de la bronchite infectieuse aviaire (IBV) n’a été inhibé par CMPK -2. De plus, CMPK-2 n’a pas protégé contre le virus de la grippe A (IAV), le virus de la stomatite vésiculeuse (VSV), le virus de l’herpès simplex de type 1 (HSV-1) et le virus de la maladie de Newcastle (NDV).
CMPK-2 nécessitait le MLS mais pas le domaine kinase C-terminal pour l’activité antivirale. Par conséquent, le domaine N-terminal (NTD) de CMPK-2 était adéquat pour restreindre la traduction de l’ARN viral. Le transport de NTD de CMPK-2 par MLS dans les mitochondries cellulaires faciliterait l’activité antivirale de CMPK-2. Sept résidus conservés de cystéine ont été détectés dans le NTD, qui étaient critiques pour l’activité antivirale de CMPK-2.
La nécessité pour CMPK-2 de permettre la limitation de la prolifération du ZIKV régulée par l’IFN-I pourrait être partiellement due à l’association fonctionnelle entre CMPK-2 et RSAD-2 puisque le domaine kinase de CMPK-2 fournit le substrat de cytidine triphosphate (CTP) pour RSAD -2.
Ainsi, en l’absence de CMPK-2, la viperine pourrait ne pas être en mesure d’affecter la multiplication du virus Zika en raison de niveaux de substrat CTP sous-optimaux pour produire du didéhydro-CTP (ddh-CTP) en quantités suffisantes. Par conséquent, la perte d’activité CMPK-2 pourrait atténuer les fonctions antivirales de deux constituants qui peuvent influencer la réplication des flavivirus.
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que le gène CMPK-2, qui code pour la protéine cytidylate monophosphate kinase 2 stimulée par l’IFN, pourrait être un inhibiteur pan-flavivirus, étant donné la grande largeur des réponses antivirales contre les flavivirus. Le développement de nouvelles thérapies antivirales basées sur les fonctions de l’ISG plutôt que sur les protéines virales pourrait minimiser l’émergence de la résistance aux médicaments antiviraux, et le large spectre d’activité antivirale pourrait améliorer la préparation mondiale aux futures pandémies virales.
