Tulanevirus har brug for intracellulært calcium for at replikere

Nogle mave -tarmvira har brug for calcium. De har brug for calciumioner til at udføre flere væsentlige aspekter af viralivet, såsom indtræden i værtsceller, genomreplikation og opbygning af nye vira for at invadere andre celler. Cellerne invaderet af vira bruger også calcium. De bruger det som signaler til at regulere mange af cellernes egne processer, men vira kan overtage cellulær calciumsignalering for at tilfredsstille deres egne behov.

Denne virale overtagelse indebærer, i mange tilfælde, produktionen af ​​et viralt protein kaldet viroporin, der fungerer som en ionkanal, der omdirigerer cellulær calciumsignalering til at tjene virale funktioner. Medicinsk vigtige gastrointestinale vira, såsom rotavirus, kræver calcium til replikation og brug viroporiner til at få kontrol over cellulær calciumsignalering, men det er ikke undersøgt, om andre vira, der også forårsager alvorlige gastrointestinale problemer hos mennesker og dyr, såsom norovirus, gør det samme.

Viroporiner overtager?

Kandidatstuderende Alicia Strtak i kandidatprogrammet i integrerende molekylære og biomedicinske videnskaber ved Baylor College of Medicine, påtog sig projektet for at undersøge, om Tulane -virus, et calicivirus, der biologisk ligner humane norovirus, krævede calcium for dets replikation. Hvis så, hvordan overtager den cellulær calciumsignalering?

Humane norovirus er den største årsag til akut gastroenteritis, en potentielt livstruende sygdom i alle aldersgrupper. Der er stor interesse for at udvikle effektive terapier, men mange aspekter af, hvordan calicivirus, herunder norovirus, årsag til sygdom er ikke blevet klarlagt endnu.

Kandidatstuderende Alicia Strtak ved Baylor College of Medicine

At studere norovirus har udgjort en stor udfordring for forskere og, selvom der er gjort store fremskridt med succes med at dyrke det i laboratoriet ved hjælp af humane intestinale enteroidkulturer, der er stadig meget at hente på at studere andre calicivirus, såsom Tulane -virus, der er tæt forbundet med norovirus og er lettere at studere i laboratoriet.

Under dette projekt, Strtak arbejdede i laboratoriet hos Dr. Joseph Hyser, adjunkt i molekylær virologi og mikrobiologi i Baylor, og brugte Tulane -virus som et modelsystem til norovirus.

"Vi tror, ​​at Tulane -virus har funktioner, der gør det til en god kandidat til en model af humant norovirus. Disse vira deler biologiske og genetiske egenskaber, for eksempel, begge organiserer deres genomer på samme måde, inficere den samme type celler (tarmepitel) og forårsage en sygdom, der præsenterer på en lignende måde, "Sagde Strtak." Desuden Tulane -virus kan dyrkes i laboratoriet i systemer, der letter undersøgelse af de veje, det overtager under infektion. "

Krav til replikation

Strtak, Hyser og deres kolleger kombinerede cellekultur, biokemi og calcium billeddannelsesteknikker til at besvare følgende spørgsmål, hvad er de vigtigste faktorer, Tulane -virus har brug for for at opnå robust og effektiv replikation? For at løse spørgsmålet, de fokuserede på, hvordan Tulane -virus omformede værtens calciumsignalering under infektion.

"Først, vi opdagede, at Tulane -virus har brug for intracellulært calcium for at replikere. Uden det, virussen replikerer dårligt, "Strtak sagde." Vi fandt også ud af, at kalcium kom fra cellulær opbevaring i det endoplasmatiske nethinde og, for at få adgang til denne kilde til calcium, Tulane-virus syntes at bruge sit protein NS1-2. "

Forskerne fandt tegn på, at Tulane-virus NS1-2-protein fungerede som viroporin, en ionkanal, der forstyrrede cellulær calciumsignalering ved at udløse dens strømning fra det endoplasmatiske retikulum, hvor den blev opbevaret, til cytoplasma, hvor viral replikation fandt sted.

Resultater fra Tulane -virus tyder på replikation af norovirus

Leder du efter at afgøre, om norovirus muligvis bruger en lignende strategi til infektion af epitelceller, Strtak og hendes kolleger sammenlignede Tulane-virus NS1-2-protein og det humane norovirusprotein i deres evne til at forstyrre calciumsignalering. De fandt ud af, at norovirus NS1-2-protein inducerede ændringer i cellulær calciumsignalering, der lignede dem, der blev udløst af Tulane-virus NS1-2-protein.

"Dette er det første stykke funktionelt bevis, der tyder på, at den funktion, som vi identificerede i Tulane -viruset, også kan eksistere i humant norovirus, "Sagde Strtak.

"Virale ionkanaler er meget vanskelige at identificere. Strtaks arbejde viser, at med en lille smule innovation, opfindsomhed og vilje til at udforske uden for det klinisk relevante system, det er muligt at finde en passende eksperimentel model, der gør det muligt for forskere at opnå den indledende brede karakterisering og finde relevant information om komplekse biologiske systemer. Vi håber, at de oplysninger, vi har fundet her, også hjælper andre forskere, der studerer andre aspekter af virusinfektion, sagde Hyser, medlem af Alkek Center for Metagenomics and Microbiome Research og Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center i Baylor.

Lær alle detaljer om dette arbejde i journalen mSphere .

• Undersøgelse viser potentiale for fagterapi til behandling af alkoholisk leversygdom
• Forskere bruger fagterapi til succesfuld behandling af alkoholisk leversygdom