Tulane -virus trenger intracellulært kalsium for å replikere

Noen gastrointestinale virus trenger kalsium. De trenger kalsiumioner for å utføre flere viktige aspekter av virallivet, for eksempel innføring i vertsceller, genomreplikasjon og bygge nye virus for å invadere andre celler. Cellene som invaderes av virus bruker også kalsium. De bruker det som signaler for å regulere mange av cellens egne prosesser, men virus kan overta cellulær kalsiumsignalering for å tilfredsstille sine egne behov.

Denne virale overtakelsen innebærer, i mange tilfeller, produksjonen av et viralt protein kalt viroporin som fungerer som en ionekanal som omdirigerer cellulær kalsiumsignalering for å tjene virale funksjoner. Medisinsk viktige gastrointestinale virus, som rotavirus, krever kalsium for replikasjon og bruk viroporiner for å få kontroll over cellulær kalsiumsignalering, men det er ikke undersøkt om andre virus som også forårsaker alvorlige gastrointestinale problemer hos mennesker og dyr, som norovirus, gjør det samme.

Viroporiner som tar over?

Utdannet student Alicia Strtak i Graduate Program in Integrative Molecular and Biomedical Sciences ved Baylor College of Medicine, tok på seg prosjektet for å undersøke om Tulane -virus, et calicivirus som biologisk ligner humane norovirus, nødvendig kalsium for replikasjonen. I så fall, hvordan overtar den cellulær kalsiumsignalering?

Menneskelige norovirus er den viktigste årsaken til akutt gastroenteritt, en potensielt livstruende sykdom i alle aldersgrupper. Det er stor interesse for å utvikle effektive terapier, men mange aspekter av hvordan calicivirus, inkludert norovirus, årsaken til sykdom er ikke klarlagt ennå.

Utdannet student Alicia Strtak ved Baylor College of Medicine

Å studere norovirus har utgjort en ganske utfordring for forskere og, selv om det har blitt gjort store fremskritt for å dyrke den på laboratoriet med bruk av tarm enteroidkulturer fra mennesker, det er fortsatt mye å hente på å studere andre calicivirus, slik som Tulane -virus, som er nært beslektet med norovirus og er lettere å studere i laboratoriet.

Under dette prosjektet, Strtak jobbet i laboratoriet til Dr. Joseph Hyser, assisterende professor i molekylær virologi og mikrobiologi ved Baylor, og brukte Tulane -virus som et modellsystem for norovirus.

"Vi tror at Tulane -viruset har funksjoner som gjør det til en god kandidat for en modell av humant norovirus. Disse virusene deler biologiske og genetiske egenskaper, for eksempel, begge organiserer genomene sine på samme måte, infisere den samme typen celler (tarmepitel) og forårsake en sykdom som presenteres på lignende måte, "Sa Strtak." I tillegg Tulane -virus kan dyrkes i laboratoriet i systemer som letter undersøkelse av veiene det tar over under infeksjon. "

Krav til replikering

Strtak, Hyser og deres kolleger kombinerte cellekultur, biokjemi og kalsiumavbildningsteknikker for å svare på følgende spørsmål, hva er nøkkelfaktorene Tulane -viruset trenger for å oppnå robust og effektiv replikasjon? For å ta opp spørsmålet, de fokuserte på hvordan Tulane -virus omformet vertens kalsiumsignalering under infeksjon.

"Først, vi oppdaget at Tulane -virus trenger intracellulært kalsium for å replikere. Uten det, viruset replikerer dårlig, "Strtak sa." Vi fant også at kalsiumet kom fra mobil lagring i det endoplasmatiske retikulum og, for å få tilgang til denne kalsiumkilden, Tulane-virus syntes å bruke proteinet NS1-2. "

Forskerne fant bevis på at Tulane-virus NS1-2-protein fungerte som et viroporin, en ionekanal som forstyrret cellulær kalsiumsignalering ved å utløse strømmen fra det endoplasmatiske retikulum, hvor den ble lagret, til cytoplasma hvor viral replikasjon fant sted.

Funnene fra Tulane -virus tyder på replikasjon av norovirus

Ser for å finne ut om norovirus kan bruke en lignende strategi for å infisere epitelceller, Strtak og hennes kolleger sammenlignet Tulane-virus NS1-2-protein og det humane norovirusproteinet i deres evne til å forstyrre kalsiumsignalering. De fant at norovirus NS1-2-protein induserte endringer i cellulær kalsiumsignalering som var lik de som ble utløst av Tulane-virus NS1-2-protein.

"Dette er det første funksjonelle beviset som tyder på at funksjonen som vi identifiserte i Tulane -viruset også kan eksistere i humant norovirus, "Sa Strtak.

"Virale ionekanaler er svært vanskelige å identifisere. Strtaks arbeid viser at med litt innovasjon, oppfinnsomhet og vilje til å utforske utenfor det klinisk relevante systemet, det er mulig å finne en passende eksperimentell modell som gjør det mulig for forskere å oppnå den første brede karakteriseringen og finne relevant informasjon om komplekse biologiske systemer. Vi håper at informasjonen vi har funnet her også hjelper andre forskere som studerer andre aspekter ved virusinfeksjon, "sa Hyser, medlem av Alkek Center for Metagenomics and Microbiome Research og Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center i Baylor.

Lær alle detaljer om dette arbeidet i journalen mSphere .

• Studie viser potensialet for fagterapi for å behandle alkoholisk leversykdom
• Forskere bruker fagterapi for å lykkes med å behandle alkoholisk leversykdom