برای پیگیری فعالیت VP40 در زمان واقعی، تیم از میکروسکوپ کانفوکال قدرتمند استفاده کرد و هر بازیگر مورد علاقه را با یک برچسب فلورسنت متفاوت برچسب گذاری کرد. آنها مشاهده کردند که Bag3 در جداسازی VP40 در وزیکول‌های سلولی که دچار اتوفاژی می‌شوند، نقش دارد. VP40 که در این وزیکول‌ها گیر کرده بود و به مقصد “مرکز بازیافت” سلولی بود، قادر به حرکت به سمت غشای سلولی و جوانه نبود.
رونالد ان. هارتی، استاد دانشگاه پن ویت و نویسنده ارشد این مطالعه
هارتی می گوید: «ویروس می خواهد که سلول رشد کند، بنابراین mTORC1 را فعال می کند. اتوفاژی برعکس عمل می کند و مواد سلولی را در تعادل نگه می دارد.
لیانگ می‌گوید: «من فکر می‌کنم یکی از جالب‌ترین چیزهایی که نشان دادیم، انتخابی بودن محموله است. ما نشان می دهیم که اتوفاژی فقط به صورت غیرفعال اتفاق نمی افتد. Bag3 از طریق تعامل PPXY-WW عمل می کند تا به طور خاص VP40 را برای انجام اتوفاژی مورد هدف قرار دهد.
لیانگ، جی. و همکاران (2023) اتوفاژی انتخابی به کمک Chaperone فیلوویروس VP40 را به عنوان مشتری هدف قرار می دهد و خروج ذرات ویروس را محدود می کند. PNAS. doi.org/10.1073/pnas.2210690120.
منبع
هارتی می‌گوید: «همه اینها در هدف کلی ما برای درک تعاملات ویروسی-میزبان و با درک آنها، تلاش برای مداخله برای کاهش یا توقف عفونت، به هم مرتبط است.
در کار جدید، محققان Penn Vet و همکارانش از موسسه تحقیقات بیومدیکال تگزاس عمیق‌تر را بررسی کردند تا درباره مکانیسمی که Bag3 جوانه‌زنی را کاهش می‌دهد، بیاموزند. Bag3 به عنوان یک پروتئین «همراه‌ساز» شناخته می‌شود که در تشکیل کمپلکس با پروتئین‌های دیگر و همراه کردن آنها در سفر برای هضم، در نهایت در اندامک‌هایی به نام اتولیزوزوم، که بخشی از فرآیند اتوفاژی است، نقش دارد. گروه هارتی با استفاده از VP40 VLP تایید کردند که VP40 به Bag3 متصل شده و کمپلکس پروتئین را تشکیل می دهد. هنگامی که محققان ترکیبی را اضافه کردند که شناخته شده برای جلوگیری از تشکیل این مجموعه است، شاهد انتشار VP40 بودند. فعالیت جوانه زدن VLP متعاقبا افزایش یافت.
مرجع مجله:
این تیم دریافتند که تعامل بین پروتئین‌های ویروسی و میزبان سلول‌های میزبان را وادار می‌کند تا فعالیت مسیری را که مسئول هضم و بازیافت پروتئین‌ها است، افزایش دهند. این فعالیت که به عنوان اتوفاژی “خودخواری” شناخته می شود، اجازه می دهد تا ذرات ویروسی کمتری به سطح سلول میزبان برسند، بنابراین تعداد افرادی که می توانند به جریان خون خارج شوند و عفونت را بیشتر منتشر کنند، کاهش می یابد.
در بسیاری از موارد، این تعامل PPXY-WW باعث می‌شود که ذرات ویروسی بیشتری در فرآیندی به نام “جواندن” از سلول خارج شوند. اما در غربالگری پروتئین‌های میزبان مختلفی که تصور می‌شود در این فرآیند نقش دارند، هارتی و دکتر جینجینگ لیانگ، نویسنده اصلی این مطالعه، برخی را کشف کردند که با اتصال VP40 برعکس عمل کردند و باعث کاهش جوانه‌زنی شدند. یکی از اینها پروتئینی به نام Bag3 بود که در a گزارش کردند پاتوژن های PLOS کاغذ در سال 2017
منبع:
اگرچه ابولا یک ویروس بالقوه کشنده است، هارتی و همکارانش می توانند با خیال راحت عملکرد آن را در آزمایشگاه سطح 2 ایمنی زیستی مطالعه کنند و ذرات ویروس مانند (VLPs) را جایگزین کنند که VP40 را برای خود ویروس بیان می کنند. این VP40 VLP ها عفونی نیستند اما می توانند مانند نمونه واقعی از سلول های میزبان بیرون بیایند.
این تحقیق از یک منطقه تمرکز طولانی مدت برای آزمایشگاه هارتی بیرون آمد: تعامل بین پروتئین ویروسی VP40 که در هر دو ویروس ابولا و ماربورگ یافت می‌شود و پروتئین‌های مختلف انسانی. در کار قبلی این گروه، آنها دریافته‌اند که یک ناحیه از VP40، که به عنوان موتیف PPXY شناخته می‌شود، موتیف‌های متناظر به نام دامنه‌های WW را روی پروتئین‌های میزبان خاص متصل می‌کند.
اما سلول های خودمان، در مورد ابولا و بسیاری از ویروس های دیگر، بدون دفاع نیستند. در یک مطالعه منتشر شده در مجموعه مقالات آکادمی ملی علومتیمی به سرپرستی دانشمندان دانشکده دامپزشکی دانشگاه پنسیلوانیا راهی را کشف کردند که سلول های انسانی توانایی خروج ویروس ابولا را مختل می کند.
ویروس ها در نبرد تکاملی خود برای بقا، استراتژی هایی را برای ایجاد جرقه و تداوم عفونت ایجاد کرده اند. برای مثال، ویروس ابولا هنگامی که وارد سلول میزبان می شود، مسیرهای مولکولی را می رباید تا خود را تکثیر کند و در نهایت راه خود را از سلول به داخل جریان خون بازمی گرداند، جایی که می تواند بیشتر گسترش یابد.
اتوفاژی برای فرآیندهای سلولی طبیعی مهم است و تضمین می‌کند که سلول با پروتئین‌های غیرضروری یا تا شده نادرست و سایر مواد شناور در اطراف پر نمی‌شود. اما این کار همچنین نشان می دهد که اتوفاژی می تواند توسط بدن برای دفاع در برابر عفونت مضر مهار شود.
در نهایت، هارتی، لیانگ و همکاران امیدوارند تا حد ممکن آسیب‌پذیری‌های ویروسی را پیدا کنند و به داروهایی کمک کنند که می‌توانند یکی از اجزای یک کوکتل درمانی باشند، که هر کدام مراحل مختلف عفونت، از ورود ویروس تا خروج را هدف قرار می‌دهند.
به نظر می رسد این تعامل بخشی از یک مکانیسم دفاعی ذاتی است. به نظر می‌رسد سلول‌های انسانی به طور خاص پروتئین کلیدی ویروس ابولا را هدف قرار می‌دهند و آن را به مسیر اتوفاژی هدایت می‌کنند، یعنی این که سلول‌ها چگونه زباله‌ها را پردازش و بازیافت می‌کنند.
با این بینش ها در مورد دفاع ذاتی بدن انسان در برابر ابولا، محققان امیدوارند ببینند که آیا اتوفاژی ممکن است عاملی برای سایر عفونت های ویروسی خونریزی دهنده باشد، مانند مواردی که باعث تب ماربورگ و لاسا می شود. و در حالی که آزمایش‌های فعلی عمدتاً با استفاده از رده‌های سلولی کبد انسان انجام شده است، تیم همچنین می‌خواهد آزمایش کند که آیا اتوفاژی و مسیر mTORC1 در دفاع ویروسی در سایر انواع سلول‌ها، مانند ماکروفاژهای سیستم ایمنی، سلول‌های اولیه درگیر در تکثیر نقش دارند یا خیر. عفونت
لیانگ می گوید: تصور ما این است که این بخشی از مسابقه تسلیحاتی بین بدن ما و ویروس است. “ویروس می خواهد محیط خود را شکل دهد تا به نفع خود و بقای خود باشد، بنابراین برای دستکاری mTORC1 تکامل یافت. اما سلول می تواند از این مسیر برای دفاع در برابر عفونت ویروسی نیز استفاده کند.”
زمانی که محققان داروی راپامایسین را که اتوفاژی را تقویت می‌کند، اضافه کردند، جداسازی VP40 افزایش یافت و جوانه زدن VLP کاهش یافت. راپامایسین با مهار فعالیت مسیری که توسط یک مجتمع پروتئینی به نام mTORC1 اداره می‌شود، کار می‌کند، یک حسگر سلولی که سنتز پروتئین را زمانی که سلول برای رشد به مواد خام نیاز دارد، فعال می‌کند. محققان دریافتند که به نظر می رسد این مسیر در تنظیم عفونت ابولا مهم است. در آزمایش‌هایی با ویروس زنده که در آزمایشگاه ایمنی زیستی سطح 4 انجام شد، آنها مشاهده کردند که ویروس می‌تواند سیگنال‌دهی mTORC1 را فعال کند و باعث شود «کارخانه» سلولی موادی را تولید کند که ویروس برای گسترش و انتشار به آن نیاز دارد. در مقابل، مهار mTORC1 با راپامایسین، ویروس را به سمت مسیر اتوفاژی هدایت می‌کند، جایی که توسط اتولیزوزوم‌های سلول هضم می‌شود.