Le virus Tulane a besoin de calcium intracellulaire pour se répliquer

Certains virus gastro-intestinaux ont besoin de calcium. Ils ont besoin d'ions calcium pour mener à bien plusieurs aspects essentiels de la vie virale, comme l'entrée dans les cellules hôtes, réplication du génome et la construction de nouveaux virus pour envahir d'autres cellules. Les cellules envahies par les virus utilisent également du calcium. Ils l'utilisent comme signaux pour réguler de nombreux processus propres aux cellules, mais les virus peuvent prendre en charge la signalisation calcique cellulaire pour satisfaire leurs propres besoins.

Cette prise de contrôle virale implique, dans de nombreux cas, la production d'une protéine virale appelée viroporine qui agit comme un canal ionique redirigeant la signalisation calcique cellulaire pour servir les fonctions virales. Virus gastro-intestinaux importants sur le plan médical, comme le rotavirus, nécessitent du calcium pour la réplication et utilisent des viroporines pour contrôler la signalisation du calcium cellulaire, mais il n'a pas été étudié si d'autres virus qui causent également de graves problèmes gastro-intestinaux chez les humains et les animaux, comme le norovirus, faire de même.

Les viroporines prennent-elles le dessus ?

Étudiante diplômée Alicia Strtak dans le programme d'études supérieures en sciences moléculaires et biomédicales intégratives du Baylor College of Medicine, a entrepris le projet d'enquêter si le virus Tulane, un calicivirus biologiquement similaire aux norovirus humains, besoin de calcium pour sa réplication. Si c'est le cas, comment prend-il en charge la signalisation du calcium cellulaire?

Les norovirus humains sont la principale cause de gastro-entérite aiguë, une maladie potentiellement mortelle dans tous les groupes d'âge. Il existe un grand intérêt pour le développement de thérapies efficaces, mais de nombreux aspects de la façon dont le calicivirus, y compris les norovirus, cause de la maladie n'ont pas encore été clarifiés.

Étudiante diplômée Alicia Strtak au Baylor College of Medicine

L'étude des norovirus a posé tout un défi aux chercheurs et, bien que de nombreux progrès aient été réalisés pour réussir sa culture en laboratoire à l'aide de cultures d'entéroides intestinaux humains, il y a encore beaucoup à gagner à étudier d'autres calicivirus, comme le virus Tulane, qui sont étroitement liés au norovirus et sont plus faciles à étudier en laboratoire.

Au cours de ce projet, Strtak a travaillé dans le laboratoire du Dr Joseph Hyser, professeur assistant de virologie moléculaire et microbiologie à Baylor, et utilisé le virus Tulane comme système modèle pour les norovirus.

"Nous pensons que le virus Tulane a des caractéristiques qui en font un bon candidat pour un modèle de norovirus humain. Ces virus partagent des caractéristiques biologiques et génétiques, par exemple, les deux organisent leurs génomes de la même manière, infecter le même type de cellules (épithélium intestinal) et provoquer une maladie qui se présente de manière similaire, " dit Strtak. " De plus, Le virus Tulane peut être cultivé en laboratoire dans des systèmes qui facilitent l'investigation des voies qu'il emprunte pendant l'infection. »

Conditions requises pour la réplication

Strtak, Hyser et leurs collègues ont combiné la culture cellulaire, techniques de biochimie et d'imagerie calcique pour répondre à la question suivante, Quels sont les facteurs clés dont le virus Tulane a besoin pour se répliquer de manière robuste et efficace ? Pour répondre à la question, ils se sont concentrés sur la façon dont le virus Tulane a remodelé la signalisation calcique de l'hôte pendant l'infection.

"D'abord, nous avons découvert que le virus Tulane a besoin de calcium intracellulaire pour se répliquer. Sans ça, le virus se réplique mal, " a déclaré Strtak. " Nous avons également découvert que le calcium provenait du stockage cellulaire dans le réticulum endoplasmique et, accéder à cette source de calcium, Le virus Tulane semblait utiliser sa protéine NS1-2."

Les chercheurs ont trouvé des preuves que la protéine NS1-2 du virus Tulane agissait comme une viroporine, un canal ionique qui perturbe la signalisation calcique cellulaire en déclenchant son flux depuis le réticulum endoplasmique, où il a été stocké, au cytoplasme où la réplication virale a eu lieu.

Les découvertes du virus Tulane suggèrent une réplication du norovirus

Cherchant à déterminer si le norovirus pourrait utiliser une stratégie similaire pour infecter les cellules épithéliales, Strtak et ses collègues ont comparé la protéine NS1-2 du virus Tulane et la protéine du norovirus humain dans leur capacité à perturber la signalisation calcique. Ils ont découvert que la protéine du norovirus NS1-2 induisait des changements dans la signalisation du calcium cellulaire qui étaient similaires à ceux déclenchés par la protéine NS1-2 du virus Tulane.

"C'est la première preuve fonctionnelle suggérant que la fonction que nous avons identifiée dans le virus Tulane peut également exister dans le norovirus humain, " a déclaré Strtak.

"Les canaux ioniques viraux sont très difficiles à identifier. Le travail de Strtak montre qu'avec un peu d'innovation, ingéniosité et volonté d'explorer en dehors du système cliniquement pertinent, il est possible de trouver un modèle expérimental approprié qui permet aux chercheurs de réaliser la caractérisation initiale large et de trouver des informations pertinentes sur les systèmes biologiques complexes. Nous espérons que les informations que nous avons trouvées ici aideront également d'autres chercheurs qui étudient d'autres aspects de l'infection virale, " dit Hyser, membre du Alkek Center for Metagenomics and Microbiome Research et du Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center à Baylor.

Découvrez tous les détails de ce travail dans la revue mSphère .

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