L’étude porte sur la formation de granules de stress au cours d’une infection par le coronavirus humain du rhume et le SRAS-CoV-2

L’étude porte sur la formation de granules de stress au cours d’une infection par le coronavirus humain du rhume et le SRAS-CoV-2

Dans une étude récente publiée sur le bioRxiv* preprint server, les chercheurs ont analysé l’inhibition de la formation de granules de stress (SG) dans des cellules infectées par le coronavirus humain du rhume HCOV-OC43 (HCoV-HCOV-OC43) et le coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2 (SARS-CoV-2).

Study: Nsp1 proteins of human coronaviruses HCoV-OC43 and SARS-CoV2 inhibit stress granule formation. Image Credit: dropStock/Shutterstock

Contexte

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 aux 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 le décryptage du 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 examiné la capacité du HCoV-HCOV-OC43 et du SARS-CoV-2 à inhiber la formation de GE.

Pour évaluer la dynamique des SG pendant les infections par CoV, des cellules HEK 293A ont été infectées par HCOV-OC43 et examinées pour la formation de SG par immunofluorescence pour la protéine TIAR ( T-cell internal antigen-related). Après un à deux jours d’infection, une formation négligeable de SG a été détectée.

L’équipe a donc analysé si le HCOV-OC43 inhibait la formation de cellules souches, en traitant les cellules infectées par le virus et les cellules infectées par un simulateur avec de l’arsenite de sodium après un jour d’infection. L’arsenite a été utilisé en raison de sa capacité à induire la formation de SG et la phosphorylation d’eIF2α (facteur 2α d’initiation de la traduction eucaryote). Alors que l’induction de SG a été observée dans toutes les cellules infectées par un virus fictif,

Pour vérifier l’applicabilité à d’autres lignées cellulaires, les analyses ont été répétées sur des lignées cellulaires de cancer du côlon humain (HCT-8) et d’épithélium bronchique (BEAS-2B). La formation de SG et la phosphorylation d’eIF2α ont été supprimées dans les cellules HCT-8 après deux jours d’infection, ce qui reflète une réplication virale plus lente dans les cellules par rapport à la 293A. Après un jour d’infection, des niveaux très faibles de protéine de nucléocapside (N) HCOV-OC43 ont été trouvés dans les cellules HCT-8. Comme cela a été observé dans les cellules 293A, les cellules BEAS-2B infectées ont montré une inhibition de la formation de SG et de la phosphorylation d’eIF2α dans le jour suivant l’infection. Cela indique 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 GE.

Les protéines de nucléation telles que la protéine 1 de liaison au domaine SH3 de la protéine d’activation de la Ras-GTPase (G3BP1), G3BP2, l’antigène interne de la cellule T 1 (TIA-1) et (TIAR) conduisent la condensation de la SG. Pour évaluer l’importance de G3BP1 dans la réplication du CoV, des cellules surexprimant la protéine fluorescente verte améliorée (EGFP) étiquetée G3BP1 ont été infectées par HCoV-HCOV-OC43. Dans cette étude, des tests de ribopuromycylation et des analyses par western blot ont également été réalisés.

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, comme le traitement à l’arsénite de sodium et la phosphorylation d’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 la protéine N et non-structurale 1 (Nsp1) par les deux virus a inhibé la formation de SG et la phosphorylation d’eIF2α induite par l’arsenite. Il convient de noter que la Nsp1 du SARS-CoV-2 hautement pathogène a suffi à elle seule à 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 par immunomarquage, une réduction substantielle des cellules infectées exprimant l’EGFP a été observée par rapport aux contrôles.

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 plus d’un produit génique à l’inhibition de la SG. Cela indique que le désarmement viral des réponses des SG est vital pour générer une infection CoV productive.

Alors que les protéines N de SARS-CoV-2 et HCOV-OC43 agissent indépendamment de la phosphorylation d’eIF2α et en aval de l’arrêt de la traduction, les protéines Nsp1 inhibent la formation des SG en supprimant la phosphorylation d’eIF2α en amont de la nucléation des SG. De plus, l’infection par le SARS-CoV-2, et non par le HCOV-OC43, épuise G3BP1 et perturbe la circulation nucléocytoplasmique médiée par TIAR, ce qui contribue à l’inhibition des SG avec une puissance supérieure. Par conséquent, l’inhibition de l’hôte médiée par Nsp1 du SRAS-CoV-2 contribue, au moins partiellement, à l’épuisement de G3BP1 et à l’accumulation nucléaire de TIAR. La surexpression de G3BP1 a réduit de manière significative l’infection par HCOV-OC43, ce qui indique la propriété antivirale de G3BP1 dans les infections par CoV.

Conclusion

Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que le HCoV-HCOV-OC43 et le SARS-CoV-2 contribuent chacun à l’inhibition de la formation de SG par >1 produit génique, ce qui souligne l’importance du désarmement viral des réponses SG pour générer des infections productives. Les deux virus ont efficacement inhibé la formation des SG, et cette inhibition était médiée par les protéines Nsp1 et N.

Ces résultats soulignent la propriété antivirale de G3BP1 et la présence de plusieurs mécanismes de suppression des SG qui sont conservés entre le HCoV-HCOV-OC43 et le SARS-CoV-2. La formation de SG peut être un mécanisme antiviral essentiel pour la défense de l’hôte ciblé par les CoVs pour une réplication virale efficace. Par conséquent, l’élucidation des mécanismes d’inhibition des SG pourrait révéler des cibles probables pour les thérapies anti-CoV visant à inhiber la réplication virale par l’inhibition des SG.

*Avis important

bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et qui, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, ni guider la pratique clinique ou le comportement en matière de santé, ni être traités comme des informations établies.

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