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SARS-CoV-1 utilizza la proteina di ORF3a per avviare la versione virale

Gli scienziati in U.S.A. - dalla Johns Hopkins University e dall'università del Maryland - recentemente hanno scoperto il meccanismo da cui il coronavirus 1 (SARS-CoV-1) di sindrome respiratorio acuto severo è rilasciato dalle celle infettate. Hanno dimostrato che la proteina aperta del fotogramma di lettura 3a (ORF3a) del SAR CoV-1 induce il trattamento virale della versione (uscita) dalla morfologia d'interruzione di Golgi, diminuendo il carico che traffica e neutralizzando Golgi pH. Lo studio è attualmente disponibile sul " server " della pubblicazione preliminare del bioRxiv*.

Sfondo

I coronaviruses umani sono virus a RNA avvolti che montano germogliando nel reticolo endoplasmatico (ER) - compartimento del composto intermedio di Golgi. Sebbene il meccanismo di uscita virale completamente non sia conosciuto, c'è prova che indica che proteine presenti sulla busta virale quali la punta, la membrana ed i ruoli essenziali del gioco delle proteine di rivestimento nel trattamento di uscita. Per esempio, la proteina di rivestimento dei coronaviruses è un viroporin che funge da canale ionico e facilita l'uscita virale.

In celle infettate con il virus contagioso della bronchite (IBV), è stato osservato che la proteina di rivestimento avvia il trattamento virale di uscita spezzettando e neutralizzando il Golgi complesso e diminuendo il traffico del carico. Inoltre, la proteina di rivestimento è stata trovata per proteggere la proteina virale della punta da proteolisi aberrante.

A differenza di IBV, che è un coronavirus di gamma, i coronaviruses umani appartengono agli alfa e beta generi. Tutti i coronaviruses umani letali, quale SARS-CoV-1, coronavirus respiratorio di sindrome di Medio Oriente e di SARS-CoV-2 (MERS-CoV), appartengono al beta genere. Gli studi precedenti su uscita di coronavirus hanno indicato che, a differenza di IBV, la proteina di rivestimento di SARS-CoV-1 non è compresa nella neutralizzazione e nella frammentazione di Golgi per facilitare l'uscita virale. Nello studio corrente, gli scienziati hanno studiato il meccanismo di uscita SARS-CoV-1.

Progettazione di studio

Gli scienziati specificamente hanno esaminato il ruolo di proteina accessoria virale ORF3a nel trattamento di uscita, perché la sovraespressione transitoria di questa proteina è stata trovata per interrompere la morfologia di Golgi. Inoltre, simile alla proteina di rivestimento, ORF3a possiede l'attività di canale ionico che è conosciuta per associarsi con uscita virale.

Per esaminare il traffico del carico e la misura Golgi pH luminal, hanno eseguito una serie di esperimenti facendo uso delle celle del rene del cercopiteco africano che overexpressing transitoriamente SARS-CoV-1 ORF3a, la proteina di rivestimento di IBV (controllo positivo), o proteina della membrana di IBV (controllo negativo).

Osservazioni importanti

L'analisi della morfologia di Golgi ha rivelato che ORF3a è trasportato con il Golgi alla membrana di plasma, mentre sia la membrana che le proteine di rivestimento di IBV sono situate nella regione di Golgi. La dispersione delle proteine complesse di Golgi è stata osservata in celle che overexpressing ORF3a o la proteina di rivestimento. Tuttavia, la dispersione causata da ORF3a era meno esteso confrontata a quella dalla proteina di rivestimento di IBV. Gli scienziati hanno supposto che poiché la proteina di rivestimento è collocata strettamente nella regione di Golgi, il suo impatto su dispersione fosse più diffuso.     

Per convalidare questa ipotesi, hanno prodotto un modulo mutante di ORF3a, che si pensa che rimanesse nella regione di Golgi. Tuttavia, non sono riuscito a convalidare la loro ipotesi perché il mutante ORF3a è stato conservato nel ER invece della regione di Golgi.

Per studiare il carico che traffica, hanno esaminato il trattamento del carboidrato e l'espressione della glicoproteina del virus di stomatite vescicolare (VSV-G), che della superficie è una proteina della membrana ha elaborato nel Golgi durante il suo trasporto alla membrana di plasma. L'analisi ha rivelato che sia il trattamento del carboidrato che l'espressione della superficie di VSV-G sono stati diminuiti in celle che esprimono la proteina di rivestimento di SARS-CoV-1 ORF3a o di IBV. Tuttavia, la riduzione del traffico del carico era più alta in celle che esprimono la proteina di rivestimento di IBV, un'osservazione simile all'effetto della dispersione di Golgi. Gli scienziati ritengono che una riduzione della versione del virus dovuto il traffico diminuito del carico possa essere un compromesso accettabile per assicurare la conservazione di infettività virale.   

Analizzando gli spettri di emissione della fluorescenza di una molecola luminal Golgi-mirata a di pHlorin da citometria a flusso, gli scienziati hanno osservato che il pH del lumen di Golgi è aumentato significativamente in celle che esprimono ORF3a. Tuttavia, l'intensità del cambiamento di pH era più bassa di quella osservata in celle che esprimono la proteina di rivestimento di IBV. Catturate insieme, queste osservazioni suggeriscono che la dispersione di Golgi e la riduzione del traffico del carico siano Golgi aumentato dovuto pH luminal.  

Con ulteriore analisi, gli scienziati hanno confermato che, a differenza della proteina di rivestimento di IBV, l'attività di canale ionico della proteina di SARS-CoV-1 ORF3a è richiesta per la dispersione di Golgi e la riduzione di traffico del carico.

In una serie di esperimenti separata, gli scienziati hanno studiato gli effetti delle proteine SARS-CoV-2 sulle alterazioni morfologiche di Golgi. La loro analisi ha rivelato che la dispersione delle proteine complesse di Golgi in celle che esprimono SARS-CoV-2 ORF3a è simile a quella osservata in celle che esprimono SARS-CoV-1 ORF3a. Poiché i residui dell'amminoacido connessi con l'attività di canale ionico di ORF3a sono conservati fra SARS-CoV-1 e SARS-CoV-2, gli scienziati ritengono che entrambi i virus dividano un simile meccanismo per rottura della morfologia di Golgi.

Avviso *Important

il bioRxiv pubblica i rapporti scientifici preliminari che pari-non sono esaminati e, pertanto, non dovrebbero essere considerati conclusivi, guida la pratica clinica/comportamento correlato con la salute, o trattato come informazioni stabilite.

Journal reference:
Dr. Sanchari Sinha Dutta

Written by

Dr. Sanchari Sinha Dutta

Dr. Sanchari Sinha Dutta is a science communicator who believes in spreading the power of science in every corner of the world. She has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree and a Master's of Science (M.Sc.) in biology and human physiology. Following her Master's degree, Sanchari went on to study a Ph.D. in human physiology. She has authored more than 10 original research articles, all of which have been published in world renowned international journals.

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