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Una piattaforma di cryo-correlativo del multi-disgaggio all'immagine SARS-CoV-2 in celle di Vero

Il coronavirus 2 (SARS-CoV-2) di sindrome respiratorio acuto severo, che è il virus responsabile della malattia 2019 (COVID-19) di coronavirus, è un virus positivo-incagliato altamente contagioso dell'acido ribonucleico (RNA) che appartiene alla famiglia Coronaviridae. Fra i virus a RNA, i coronaviruses contengono il più grande genoma e sono associati con i trattamenti complessi della replica.

La complessità della replica di coronavirus è perché questo trattamento comprende lo spostamento del fotogramma che frana, durante cui il replicase salta ed i duplex multipli del RNA sono generati. Coronaviruses egualmente sviluppa i numerosi compartimenti della membrana per proteggere le loro componenti virali, che aumenta il risparmio di temi della replica ed aiuta questi virus ad eludere il riconoscimento immune innato.

Studio:  La cryo-rappresentazione correlativa del multi-disgaggio rivela l'installazione SARS-CoV-2 e l'uscita. Credito di immagine: CROCOTHERY/Shutterstock.com

Le proteine strutturali di SARS-CoV-2

SARS-CoV-2 consiste di quattro proteine strutturali differenti, che comprendono la punta (s), membrana (m), busta (E) e proteine del nucleocapsid (n). La funzione primaria della proteina di S, che consiste dei domini S1 e S2, è di mediare l'entrata del virus nella cellula ospite.

L'infezione SARS-CoV-2 comprende due punti di pre-fusione e di post-fusione. Considerando che la pre-fusione comprende sia sottounità S1 che S2, l'ultimo comprende l'sottounità S2 da solo.

Il ruolo principale della proteina di SARS-CoV-2 N è incapsulante e proteggente il genoma virale. La proteina di E è la più piccola proteina strutturale e funge da canale ionico. Infine, la proteina del transmembrane m., che è la proteina strutturale il abbondantemente attuale in SARS-CoV-2, allinea la superficie interna della membrana del lipido del virus.

Ciclo della replica SARS-CoV-2   

Il primo punto dell'infezione SARS-CoV-2 comprende l'interazione fra proteina di S del virus' ed il ricevitore dell'enzima di conversione dell'angiotensina 2 (ACE2) presente sulla superficie della cellula ospite. Successivamente, S2 l'uno o l'altro si fende alla superficie delle cellule in presenza della proteasi TMPRSS2 delle cellule o avvia il endocytosis delle particelle virali in assenza di TMPRSS2.

Quando le componenti virali sono introdotte nel citoplasma della cellula ospite, i poliproteici Pp1a e Pp1ab del precursore sono sintetizzati. Le proteine non strutturali SARS-CoV-2 gradiscono nsp3, nsp4 e nsp6 inducono subito la formazione di compartimenti membranosi chiamati vescicole della doppio membrana (DMVs). I trattamenti virali della replica e della trascrizione del genoma si presentano all'interno di questi compartimenti membranosi.

Gli scienziati sono curiosi circa il meccanismo da cui sbraccio di RNAs del messaggero (mRNAs) il citoplasma da tradurre dai ribosomi cellulari da DMVs sigillato. Uno studio recente sul coronavirus murino di epatite (MHV) e su SARS-CoV-2 ha riferito la presenza di poro molecolare che ha servito da portale dell'esportazione per il trasferimento delle copie virali del genoma del positivo-filo e del mRNA.

Gli studi precedenti egualmente hanno riferito che il montaggio delle particelle virali ha luogo alle membrane cellulari modificate derivate dal reticolo endoplasmatico (ER), Golgi ed ER-Golgi compartimento intermedio (ERGIC). Questi studi ancora aggiunto che il virus ottiene rilasciato via esocitosi.

Sebbene l'estesa ricerca sia stata condotta sulle componenti strutturali di SARS-CoV-2, c'è una quantità limitata di prova strutturale ed ultrastrutturale su come l'infezione SARS-CoV-2 progredisce in celle indigene. Ulteriormente, c'è uno spazio nella ricerca relativa alla comprensione dell'installazione e dell'uscita virali.

Un multi-disgaggio, piattaforma di cryo-correlativo per prevedere infezione SARS-CoV-2

Un nuovo studio pubblicato nelle comunicazioni della natura ha correlato gli episodi citopatici avviati da SARS-CoV-2 con i trattamenti della replica del virus in celle congelare-idratate. Gli autori di questo studio hanno usato una tecnica multimodale e e del multi-disgaggio unica di correlativo, della cryo-rappresentazione per esaminare il progresso della replica di SARS-CoV-2 facendo uso delle celle di Vero.

La tecnica utilizzata nello studio corrente è unica perché fornisce un'immagine olistica dell'infezione SARS-CoV-2 che comprende l'intera cella fusa alle diverse molecole della punta del virus. Questo approccio egualmente ha rivelato le vie connesse con l'installazione del virus come pure gli effetti citopatici e di uscita dell'infezione SARS-CoV-2.

In questo studio, i ricercatori hanno combinato le tecniche differenti compreso microscopia elettronica messa a fuoco pubblicazione periodica seriale di scansione del raggio ionico di cryo con tomografia di microscopia elettronica (cryoFIB/SEM) e dei raggi X molli di scansione per studiare la morfologia della intero-cella. I dati ottenuti da queste tecniche poi sono stati correlati con tomografia ad alta definizione dell'cryo-elettrone (cryoET). Uno dei vantaggi di cryoET è l'uso delle circostanze congelare-idratate che offre il preparato rapido e semplice del campione.

Le immagini ottenute sulla replica di SARS-CoV-2 hanno rivelato un trattamento nello spazio ben organizzato ed altamente efficiente. Gli scienziati hanno osservato che ogni punto del trattamento della replica compreso la replica del genoma, la sintesi delle proteine e l'installazione del virus, nominare alcuni, ha luogo in compartimenti citoplasmici specifici.

Fette rappresentative di A-D cryoFIB/SEM di cella di SARS-CoV-2-infected alla periferia delle cellule (A), citoplasma (B), nucleo delle cellule (C) ed invaginazione di citoplasma nello spazio nucleare (nota, da una cella differente) (D). Sottoponga a operazioni di disgaggio le barre, 500 il   nanometro nella corrente alternata, 1 µm del   in D. Black e le particelle extracellulari ed intracellulari delle frecce di rosso, del virus, rispettivamente; frecce blu, pori nucleari; frecce rosa, compartimento complesso della membrana; freccia porpora tratteggiata, percorso di invaginazione. V le vescicole, T scava una galleria, nucleo di Nuc, il citoplasma di Cyto, reticolo endoplasmatico di ER. La E affiora rappresentazione del volume segmentato di cella di SARS-CoV-2-infected indicato nella corrente alternata. Gli organelli e le particelle segmentati del virus sono contrassegnati con i colori indicate. Le linee tratteggiate (E, comitato sinistro superiore) indicano le posizioni delle fette indicate nella corrente alternata, rispettivamente.

Una visualizzazione del multi-disgaggio della replica del genoma SARS-CoV-2

I ricercatori di questo studio hanno illustrato cinque punti differenti connessi con la replica del genoma SARS-CoV-2, che include:

  • Punto 1: La replica del RNA si presenta in DMVs, così separando il vRNA ed il mRNA subgenomic dalla risposta immunitaria innata della cellula ospite.
  • Punto 2: I vRNAs recentemente sintetizzati sono trasportati da DMVs ai siti dell'installazione del virus attraverso i portali del transmembrane. I mRNAs egualmente sono trasportati dagli stessi portali al citoplasma, in cui produce le proteine.
  • Punto 3: Le proteine virali di S sono trasportate ai siti dell'installazione tramite le piccole vescicole del trasporto.
  • Punto 4: Queste vescicole fondono con le singole vescicole della membrana (SMV), che è dove le punte virali si riuniscono al sito dell'installazione ed il trattamento germogliante comincia. Questi eventi si presentano in presenza di vRNA. Le proteine di N egualmente sono formate a questo punto.
  • Punto 5: Dopo l'installazione ed i trattamenti germoglianti, una vescicola contenente virus è formata che può contenere le particelle multiple del virus. Queste particelle possono poi uscire con i tunnel o l'esocitosi lysosomal.

(1) la replica virale del genoma si presenta dentro il DMVs, generando il negativo-filo virale e RNAs subgenomic (rosso), la copia genomica del vRNA positivo e i mRNAs subgenomic (blu). (2) RNAs positivo è esportato a citoplasma attraverso i pori di DMV. I mRNAs di Subgenomic sono tradotti (2b). Proteine strutturali m., socio di S e di E con il ER e le membrane di Golgi. Il vRNA genomica è complessato con N recentemente sintetizzato (2a). (3) la S, la E e la m. sono trasportate in vescicole dense, che sono fuse con SMVs. (4) l'installazione virale produttiva accade nello SMV che ragruppa le punte virali e che encapsidating il genoma in RNPs. I virus germogliano allo spazio interno dello SMV. (5) l'uscita si presenta tramite i tunnel. Il compartimento complesso della membrana (CMC) è descritto nel verde, che unisce sia le particelle punta-contenenti del virus di postfusion che le particelle punta-contenenti del virus di prefusion. DMV raddoppiano la vescicola della membrana, SMV scelgono la vescicola della membrana, compartimento complesso della membrana del CMC, grande vescicola contenente virus di LVCV.

Journal reference:
Dr. Priyom Bose

Written by

Dr. Priyom Bose

Priyom holds a Ph.D. in Plant Biology and Biotechnology from the University of Madras, India. She is an active researcher and an experienced science writer. Priyom has also co-authored several original research articles that have been published in reputed peer-reviewed journals. She is also an avid reader and an amateur photographer.

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