Das Tulane-Virus benötigt intrazelluläres Kalzium, um sich zu replizieren

Einige Magen-Darm-Viren benötigen Kalzium. Sie benötigen Calciumionen, um mehrere wesentliche Aspekte des Viruslebens zu erfüllen. wie Eintritt in Wirtszellen, Genomreplikation und die Bildung neuer Viren, um in andere Zellen einzudringen. Die von Viren befallenen Zellen verwenden auch Kalzium. Sie nutzen es als Signale, um viele zelleigene Prozesse zu regulieren, Viren können jedoch die zellulären Kalziumsignale übernehmen, um ihren eigenen Bedarf zu decken.

Diese virale Übernahme beinhaltet, in vielen Fällen, die Produktion eines viralen Proteins namens Viroporin, das wie ein Ionenkanal wirkt, der die zellulären Kalziumsignale umleitet, um virale Funktionen zu erfüllen. Medizinisch wichtige Magen-Darm-Viren, wie Rotaviren, benötigen Calcium für die Replikation und verwenden Viroporine, um die Kontrolle über die zelluläre Calcium-Signalgebung zu erlangen, es wurde jedoch nicht untersucht, ob andere Viren, die bei Menschen und Tieren ebenfalls schwere Magen-Darm-Probleme verursachen, wie Norovirus, das Gleiche tun.

Übernehmen Viroporine?

Doktorandin Alicia Strtak im Graduate Program in Integrative Molecular and Biomedical Sciences am Baylor College of Medicine, nahm das Projekt an, um zu untersuchen, ob das Tulane-Virus, ein Calicivirus, das den humanen Noroviren biologisch ähnlich ist, benötigte Calcium für seine Replikation. Wenn ja, Wie übernimmt es die zelluläre Kalziumsignalisierung?

Humane Noroviren sind die Hauptursache für akute Gastroenteritis, eine potenziell lebensbedrohliche Krankheit in jeder Altersgruppe. Es besteht großes Interesse an der Entwicklung wirksamer Therapien, aber viele Aspekte, wie Calicivirus, einschließlich Norovirus, Krankheitsursachen sind noch nicht geklärt.

Doktorandin Alicia Strtak am Baylor College of Medicine

Die Erforschung des Norovirus hat die Forscher vor eine ziemliche Herausforderung gestellt, und obwohl große Fortschritte bei der erfolgreichen Kultivierung im Labor mit humanen enteroiden Darmkulturen erzielt wurden, Es gibt noch viel zu gewinnen, wenn man andere Caliciviren untersucht, wie das Tulane-Virus, die eng mit dem Norovirus verwandt und im Labor leichter zu untersuchen sind.

Während dieses Projekts, Strtak arbeitete im Labor von Dr. Joseph Hyser, Assistenzprofessorin für Molekulare Virologie &Mikrobiologie an der Baylor, und verwendeten das Tulane-Virus als Modellsystem für das Norovirus.

„Wir glauben, dass das Tulane-Virus Eigenschaften hat, die es zu einem guten Kandidaten für ein Modell des menschlichen Norovirus machen. Diese Viren teilen biologische und genetische Eigenschaften. zum Beispiel, beide organisieren ihre Genome auf die gleiche Weise, den gleichen Zelltyp (Darmepithel) infizieren und eine Krankheit verursachen, die sich auf ähnliche Weise präsentiert, " sagte Strtak. "Außerdem Das Tulane-Virus kann im Labor in Systemen gezüchtet werden, die die Untersuchung der Wege erleichtern, die es während der Infektion übernimmt."

Voraussetzungen für die Replikation

Strtak, Hyser und ihre Kollegen kombinierten Zellkultur, Biochemie und Calcium-Imaging-Techniken, um die folgende Frage zu beantworten, Was sind die Schlüsselfaktoren, die das Tulane-Virus benötigt, um eine robuste und effiziente Replikation zu erreichen? Um die Frage zu beantworten, Sie konzentrierten sich darauf, wie das Tulane-Virus die Kalziumsignale des Wirts während einer Infektion umgestaltete.

"Zuerst, wir entdeckten, dass das Tulane-Virus intrazelluläres Kalzium benötigt, um sich zu replizieren. Ohne es, das Virus repliziert sich schlecht, ", sagte Strtak. "Wir fanden auch heraus, dass das Kalzium aus der Zellspeicherung im endoplasmatischen Retikulum stammt und Zugang zu dieser Kalziumquelle zu erhalten, Das Tulane-Virus schien sein Protein NS1-2 zu verwenden."

Die Forscher fanden Beweise dafür, dass das NS1-2-Protein des Tulane-Virus als Viroporin wirkte. ein Ionenkanal, der die zelluläre Kalziumsignalisierung durch Auslösen seines Flusses aus dem endoplasmatischen Retikulum störte, wo es gelagert wurde, in das Zytoplasma, wo die Virusreplikation stattfand.

Ergebnisse des Tulane-Virus deuten auf eine Norovirus-Replikation hin

Um festzustellen, ob Norovirus eine ähnliche Strategie zur Infektion von Epithelzellen verwenden könnte, Strtak und ihre Kollegen verglichen das NS1-2-Protein des Tulane-Virus und das menschliche Norovirus-Protein hinsichtlich ihrer Fähigkeit, die Kalziumsignalübertragung zu unterbrechen. Sie fanden heraus, dass das NS1-2-Protein des Norovirus Veränderungen in der zellulären Calcium-Signalgebung induzierte, die denen ähnlich waren, die durch das NS1-2-Protein des Tulane-Virus ausgelöst wurden.

„Dies ist der erste funktionelle Beweis, der darauf hindeutet, dass die Funktion, die wir beim Tulane-Virus identifiziert haben, auch beim humanen Norovirus vorhanden sein könnte. “, sagte Strtak.

„Virale Ionenkanäle sind sehr schwer zu identifizieren. Strtaks Arbeit zeigt, dass mit ein wenig Innovation, Einfallsreichtum und Bereitschaft, außerhalb des klinisch relevanten Systems zu forschen, Es ist möglich, ein geeignetes experimentelles Modell zu finden, das es den Forschern ermöglicht, eine erste breite Charakterisierung zu erreichen und relevante Informationen über komplexe biologische Systeme zu finden. Wir hoffen, dass die hier gefundenen Informationen auch anderen Forschern helfen, die andere Aspekte der Virusinfektion untersuchen, “ sagte Hyser, Mitglied des Alkek Center for Metagenomics and Microbiome Research und des Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center in Baylor.

Erfahre alle Details dieser Arbeit im Journal mSphere .

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