Il virus di Tulane ha bisogno di calcio intracellulare per replicarsi

Alcuni virus gastrointestinali hanno bisogno di calcio. Hanno bisogno di ioni calcio per svolgere diversi aspetti essenziali della vita virale, come l'ingresso nelle cellule ospiti, replicazione del genoma e costruzione di nuovi virus per invadere altre cellule. Anche le cellule invase dai virus utilizzano il calcio. Lo usano come segnali per regolare molti dei processi propri delle cellule, ma i virus possono subentrare nella segnalazione del calcio cellulare per soddisfare i propri bisogni.

Questa acquisizione virale comporta, in molti casi, la produzione di una proteina virale chiamata viroporina che agisce come un canale ionico reindirizzando la segnalazione del calcio cellulare per servire le funzioni virali. Virus gastrointestinali importanti dal punto di vista medico, come rotavirus, richiedono calcio per la replicazione e utilizzano viroporine per ottenere il controllo sulla segnalazione cellulare del calcio, ma non è stato studiato se altri virus che causano anche gravi problemi gastrointestinali nelle persone e negli animali, come il norovirus, Fai lo stesso.

Le viroporine prendono il sopravvento?

Studentessa laureata Alicia Stttak nel Graduate Program in Integrative Molecular and Biomedical Sciences presso il Baylor College of Medicine, ha intrapreso il progetto per indagare se il virus Tulane, un calicivirus che è biologicamente simile ai norovirus umani, calcio necessario per la sua replicazione. Se è così, come assume la segnalazione del calcio cellulare?

I norovirus umani sono la principale causa di gastroenterite acuta, una malattia potenzialmente pericolosa per la vita in ogni fascia di età. C'è un grande interesse nello sviluppo di terapie efficaci, ma molti aspetti di come calicivirus, compreso il norovirus, la causa della malattia non è stata ancora chiarita.

Studentessa laureata Alicia Stttak al Baylor College of Medicine

Lo studio del norovirus ha rappresentato una vera sfida per i ricercatori e, sebbene siano stati compiuti molti progressi per coltivarlo con successo in laboratorio utilizzando colture di enteroidi intestinali umani, c'è ancora molto da guadagnare dallo studio di altri calicivirus, come il virus di Tulane, che sono strettamente correlati al norovirus e sono più facili da studiare in laboratorio.

Durante questo progetto, Stttak ha lavorato nel laboratorio del Dr. Joseph Hyser, assistente professore di virologia molecolare e microbiologia presso Baylor, e ha utilizzato il virus Tulane come sistema modello per il norovirus.

"Pensiamo che il virus Tulane abbia caratteristiche che lo rendono un buon candidato per un modello di norovirus umano. Questi virus condividono caratteristiche biologiche e genetiche, ad esempio, entrambi organizzano i loro genomi allo stesso modo, infettare lo stesso tipo di cellule (epiteli intestinali) e causare una malattia che presenta in modo simile, "Strtak ha detto. "Inoltre, Il virus di Tulane può essere coltivato in laboratorio in sistemi che facilitano l'indagine sui percorsi che assume durante l'infezione".

Requisiti per la replica

Strtak, Hyser e i loro colleghi hanno combinato colture cellulari, biochimica e tecniche di imaging del calcio per rispondere alla seguente domanda, quali sono i fattori chiave di cui il virus Tulane ha bisogno per ottenere una replica robusta ed efficiente? Per rispondere alla domanda, si sono concentrati su come il virus Tulane ha rimodellato la segnalazione del calcio dell'ospite durante l'infezione.

"Primo, abbiamo scoperto che il virus di Tulane ha bisogno di calcio intracellulare per replicarsi. Senza esso, il virus si replica male, "Strtak ha detto. "Abbiamo anche scoperto che il calcio proveniva dall'accumulo cellulare nel reticolo endoplasmatico e, per accedere a questa fonte di calcio, Il virus di Tulane sembrava usare la sua proteina NS1-2".

I ricercatori hanno trovato prove che la proteina NS1-2 del virus di Tulane ha agito come viroporina, un canale ionico che ha interrotto la segnalazione del calcio cellulare innescando il suo flusso dal reticolo endoplasmatico, dove è stato conservato, al citoplasma dove ha avuto luogo la replicazione virale.

I risultati del virus Tulane suggeriscono la replicazione del norovirus

Cercando di determinare se il norovirus potrebbe utilizzare una strategia simile per infettare le cellule epiteliali, Stttak e i suoi colleghi hanno confrontato la proteina NS1-2 del virus di Tulane e la proteina del norovirus umano nella loro capacità di interrompere la segnalazione del calcio. Hanno scoperto che la proteina del norovirus NS1-2 induceva cambiamenti nella segnalazione del calcio cellulare che erano simili a quelli innescati dalla proteina NS1-2 del virus di Tulane.

"Questa è la prima prova funzionale che suggerisce che la funzione che abbiamo identificato nel virus Tulane potrebbe esistere anche nel norovirus umano, " ha detto Strak.

"I canali ionici virali sono molto difficili da identificare. Il lavoro di Stttak mostra che con un po' di innovazione, ingegnosità e volontà di esplorare al di fuori del sistema clinicamente rilevante, è possibile trovare un modello sperimentale adatto che permetta ai ricercatori di ottenere l'ampia caratterizzazione iniziale e trovare informazioni rilevanti su sistemi biologici complessi. Speriamo che le informazioni che abbiamo trovato qui aiutino anche altri ricercatori che studiano altri aspetti dell'infezione virale, " disse Hyser, membro dell'Alkek Center for Metagenomics and Microbiome Research e del Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center di Baylor.

Scopri tutti i dettagli di questo lavoro sul diario mSphere .

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