Leta i den här bloggen

torsdag 6 januari 2011

Jatkoa: Interferonit ja influenssavirus

II

Influenssavirus

Nyt artikkelin kirjottaja tarkkaa A-influenssavirusta, miten se suhtautuu interferonijärjestelmään, joka helposti voisi tuhota sen, jos vain voisi aktivoida kaikki 100 geeniä ja interferonituoton..

Influenssavirus ei lähde ”soitellen sotaan”. Sillä on ”eväänä” aika monta NS1 proteiinia virioninsa sisällä ja katteena viruspartikkelille (RNP).


  • Viruksen varusteet NS1 JA GEENISEGMENTTI 8.

Mikä on tämä NS1, virusgenomin segmentti 8:n koodaama virusproteiini, nonstrukturaalinen proteiini

Jo varhain on havaittu, että influenssavirukset ovat niukkoja interferonien indusoijia, vaikka interferonit kuvattiinkin ”antivirustekijöinä” ensimmäisen kerran soluista, joita oli käsitelty heikennetyillä, kuumakäsittelyllä inaktivoiduilla A-influenssaviruksilla.

Influenssavirukset, kuten moni muukin virus pystyy koodaamaan sellaisia mekanismeja, joilla voi VÄLTTÄÄ interferonivasteen tai VASTUSTAA sitä.

Mitä A-influenssa-virukseen tulee, sillä on oikein antagonistifunktiota tekevä GEENI, jonka tuotteena on yllämainittu NS1-proteiini, nonstrukturelli proteiini1. Influenssaviruspartikkelissa on ainakin 8 eri palasta, segmenttiä, RNA-materiaalia. Kahdeksas segmentti on lyhin ja siinä on se geeni, josta virus saa valmistettua näitä NS-proteiinia. Niitä on NS1 ja NS2.

NS1 proteiini on se nonstrukturelleista proteiineista, jota influenssaviruksella infektoituneessa ihmissolussa on eniten.

  • ENTÄ JOS NS1 GEENI PUUTTUISI VIRUKSELTA?

Kun tehtiin tutkimuksia poistogeenisella tekniikalla ja kehitettiin influenssavirus, jossa ei ollut tätä NS1-geeniä tai tehtiin NS1-mutantti virus, havaittiin seuraavaa: Jos NS1 puuttui, viruksen replikoituminen oli puutteellista useimmissa soluissa ja isännissä, PAITSI jos puuttui toimiva interferonijärjestelmä. Mutantti NS1 virus oli heikentynyt, mutta kykeni suorittamaan replikaatiota.


  • ENTÄ JOS ISÄNTÄSOLUSTA PUUTTUU STAT 1 ja 2 (INAKTIIVI TRANSKRIPTIOTEKIJÄ)?

Sellaisessa koe-eläimessä, jolta puuttui interferonivasteen eräs avainmolekyyli STAT1 (STAT1 poistogeeninen koe-eläin), mutantti NS1 virus aiheutti taudin. Näistä tuloksista voitiin päätellä, että virus tarvitsee välttämättä NS1 geeniään ja geenituotetta ( NS1 proteiinia) voittaakseen isäntäsolun interferonivasteen influenssa A-virusinfektion aikana.

Influenssa A-viruksen NS1 geenin (Segm.8) IFNalfa ja beeta- antagonisoiva vaikutus perustuu NS1 proteiinin kykyyn estää IFNbeeta-synteesi. Tästä seuraakin A-influenssa viruksen maine, että se on sellainen ”huonosti beeta-interferoneja indusoiva virus”.

  • ENTÄ JOS JOS NS1PROTEIINI PUUTTUU?

Kun ja jos NS1 puuttuu, influenssa A virus muuttuu vahvasti IFNα/β-interferoneja indusoivaksi kuten tavallinen virus yleensä - ja tällainen taas ehkäisee NS1-mutanttien virusten replikoitumista.

  • NS1 SITOUTUU ITSE ds-RNA MUOTOIHIN! ( Kuin olisi viruksen puolesta sensorina)
  • SYTOPLASMAVAIHE EI ANNA VIRUSHÄLYTYSTÄ

Koska NS1 omaa viruksen replikaation välituotteeseen, dsRNA-muotoon, sitoutuvia ominaisuuksia, on todennäköistä, että se sakkaa runsaudellaan viruksen tuottamia dsRNA-rihmoja virusinfektion aikana, mikä taas estää tämän virusta haittaavan ja paljastavan muodon joutumista solusensorien havaintokenttään.

( Tappaja-T-solut nimittäin heräisivät myös).

Tämä toimintamalli sopisi kuvaamaan NS1 expression kyvykkyyttä estää transkription aktivoituminen siltä osin, mikä koskee interferonien IFNα/β synteesin indusoitumista IRF3 mukaanluettuna.

  • TUMA EI ANNA VIRUSHÄLYTYSTÄ

Lisäksi interferoni beetan (IFNβ) tuoton optimaaliseen estämiseen NS1:llä vaaditaan NS1-proteiinin sitoutuminen dsRNA-molekyyliin.

  • B-INFLUENSSA JA A-INFLUENSSA EROAVAT TOISISTAAN

B-influenssan suhteen on havaittu samankaltaisia löytöjä NS1 proteiinista.

  • NS1 ESTÄÄ NORMAALIN mRNA:n PROSESSOIMISTA vain A-INFLUENSSASSA .

Influenssa A-viruksen NS1 ( mutta ei influenssa B-viruksen NS1) estää niitä solutekijöitä, jotka osallistuvat mRNA:n prosessoimiseen. Tämä funktio saattanee omata osuutta A-viruksien interferonien tuoton estymisessä.

  • VALMIIDENKIN INTERFERONIEN ESTOVAIKUTUSTA

Lopuksi mainittakoon että NS1 on osoittanut myös interferoneja inhiboivaa vaikutusta niitten jo ollessa syntetisoituneina ( interferonien post-synteesivaiheessa).

  • TRANSLAATIONESTÄJÄN (PKR) AKTIVAATIO ESTYY.

Sekä A- että B-influenssavirukset estävät translaatioinhibiittorin ja interferoneja indusoivan proteiinin PKR aktivoitumisen. (Translaatio tapahtuu sytoplasmassa viruksen mRNA(+) :n avulla käyttäen solun koneistoa ja sillä tuotetaan virusproteiineja).

  • ANTIVIRAALISTEN VASTEIDEN KIIHDYTTÄJÄ (ISG15) ESTYY.

B-viruksen NS1 estää ISG15 aktiviteettia. Tämä taas on interferonien indusoima proteiini, jonka tulisi kiihdyttää interferonivälitteisten antiviraalisten vasteitten esiintuloa.

(ISG15: ISG15 has been something of a mystery to biologists, and nobody has known ... However, scientists have reasoned that ISG15 is involved in the innate immune . ISG15 (IFN-stimulated gene, 15kDa) proteins is a UBl (ubiquitin-like protein)

NS1 geenin osuus ( Virusgeeni 8) virulenssissa

Ihmisinfluenssa A virus pystyy infektoimaan suoraan monia eri eläinlajeja, kuten eri lintuja ( esim.vesilintuja, kananpoikia, kalkkunoita), hevosia, porsaita ja ihmisiä, mutta se voi myös ylittää lajirajoja, kuten lintuinfluenssavirus.

Avian influensavirus A voi infektoida nisäkäseläimiä ja myös ihmistä.

Tästä ominaisuudesta on seurannut historian aikana kriittisiä ihmiskunnan pandemioita, joille on ominaista jokin uusi antigeeninen piirre, uusia virusdeterminantteja, uuden viruksen lähtö kiertämään maapalloa. Nämä determinantit taas ovat peräisin sellaisista lintuviruskannoista, joille ei ole olemassa edeltäkäsin mitään spesifistä, osuvaa immuniteettia useimmissa ihmisväestöissä. Tällöin uudesta viruksesta olisi tuloksena korkempi sairastuvuus ja mortaliteetti kuin tutumman vanhan ihmisinfluenssaviruksen palatessa. Tosin on vaikea ennustella mitään linnuissa kiertelevien influenssaviruskantojen pandemisista potentiaaleista. Eihän tunneta täydellisesti niitä tekijöitä, jotka osallistuvat lintuinfluenssakantojen tai lintuantigeenideterminantteja sisältävien uudelleen järjestyneitten virusten kykyyn infektoida ja lisääntyä ( propagoida, riehahtaa) ihmisissä. Tämän tiedonpuutteen takia ei tarkkoja pandemisen potentiaalin arvioita ole annettavissa. (Vasta pandemian jo alettua voidaan pohtia ja analysoida antigeenialkuperiä ja kokoomuksia).

  • HA geeni ja HEMAGGLUTINIINI proteiini, geenituote

Vaikka näyttää selvältä, että hemagglutiniiniproteiinin (HA) reseptorispesifisyys on tärkeä seikka lintuviruskantojen sopeutumisessa ihmisiin, on kuitenkin muita, vähemmän selviteltyjä tekijöitä, jotka osallistuvat tähän lajirajan ylittävään ihmisiin sopeutumiseen, adaptaatioon.

  • NS1 geeni ja geenituote VASTAVAIKUTTAA INTERFERONIJÄRJESTELMÄÄN

Mitä tulee NS1-geeneihin, niin eri viruskannat eri eläinlajeista näyttävät valitsevan todennäköisimmin sellaisen NS1-geeniadaptaation, jonka tuloksena saadaan aikaan juuri sen lajin interferonijärjestelmän (IFNα/β system) lajispesifinen antagonismi, vastavaikutus.

  • ESIMERKKIVIRUS

H1N1/NS1/1918/WSN ihmisinfluenssa vertailtuna hiiren influenssaan A/H1N1.

Kun vertailtiin vuoden 1918 pandemian (Espanjan taudin A-influenssaviruksen H1N1) NS1-geeniä hiireen sopeutuneen A/H1N1-influenssaviruskannan NS1-geenin kanssa, havaittiin tapahtuneen juuri kuten yllä mainittiin.

( Kyse oli A-influenssavirus kannasta WSN). Kussakin isäntälajissa viruksen NS1 geeni sopeutuu juuri sille isäntälajille sopivaksi vastustamaan sen sen isäntälajin interferonijärjestelmää. Kun sijoitettiin WSN virukseen (WSN = Wild type influenza virus) sen NS1-geenin kohdalle vuoden 1918 pandemiaviruksen NS1-geeni, havaittiin, että virus oli vaimentunut hiiressä, mutta ihmissoluissa pystyi aiheuttamaan tehokkaan interferonituoton estymisen. Asian selittänee NS1 geenin spesifiset interaktiot isäntätekijöihin, joissa on lajista riippuen erilaisia sekvenssejä: hiireen sopeutunut NS1 oli vahvemmassa interaktiossa hiirien eri tekijöitten kanssa kuin ihmisen eri faktoreitten kanssa ja päinvastoin.

Jos tämä on eri influenssaviruskantojen NS1-geenin yleinen ominaisuus, olisi minkä-tahansa- vallitsevan -lintuviruskannan NS1-geenin sopeuduttava siten, että se tehokkaasti antagonisoi ihmisen interferonijärjestelmää (The human IFNα/β system), jotta se voisi aiheuta ihmisessä antivirusvasteen kehnoutumisen

Vaihtoehtoisesti lintuviruksen olisi välttämättä hankittava joltain ihmisinfluenssakannalta päin NS1 geenin uudelleen järjestäytynyt (REASSESMENT) muoto, jotta se voisi tehokkaasti infektoida ja propagoida ihmiskunnan puolella.

  • NS1 GEENI ON MERKITSEVÄ

Koska mutaatiot, jotka koskettavat NS1-geenin funktiota, vaikuttavat vahvasti viruksen patogeenisuuteen, korkeasti patogeenisella influenssaviruskannalla (HPAIV) saattaa olla sellainen NS1-geeni, joka on ominaisuuksiltaan erityisen vahva interferonien (IFNα/β) vastavaikuttaja, IFN-antagonisti.

  • NS1-GEENI VAIMENTAA MUITAKIN TRANSKRIPTIOTEKIJÖITÄ VAIKUTTAEN SYTOKIINIEN ERITTYMISEEN (Sytokiinimyrskyistäkin on jossain yhteydessä puhuttu).

Edelleen: NS1-geenin kyky vaimentaa erilaisten transkriptiotekijöitten aktivoitumista virusinfektion kuluessa antaa muitakin vaikutuksia kuin vain edellä mainitut vaikutukset interferonien (IFNα/β) synteesiin.

  • ERÄÄN HAITALLISEN (PROINFLAMMATORISEN) SYTOKIININ ERITYS VOI LISÄÄNTYÄ LIIKAA (TNF-alfa)

Esimerkiksi NS1 näyttää säätelevän dendriittisolujen (DC) funktion aktivoitumisessa mukana olevan monen sytokiinin ja molekyylin esiintymistä. Siltä osin E-Aasian siipikarjassa ja vesilinnuissa riehuvien vahvapatogeenisten (HPAI) lintuinfluenssavirusten NS1 voisi olla syynä näitten virusten aiheuttamaan ihmisten makrofagien kohonneeseen proinflammatoristen sytokiinien ( esim. TNF-alfa) pitoisuuteen. Proinflammatoristen sytokiinien korkeat määrät ovat todennäköinen syy näitten virusten ihmiskunnassa aiheuttamaan epätavalliseen letaalisuuteen (HLH-kaltainen oireyhtymä)

Onneksi näitten virusten aiheuttamat infektiot näyttävät olevan harvinaisia eikä virus ole osoittanut kykyjä propagoida tehokkaasti ihmisestä toiseen.

  • MUITAKIN VIRUSGENOMIN OSIA SYYLLISENÄ KEHOPUOLUSTUKSEN LUHISTUMISEEN

PA, Geeni 3. Endonukleaasi

Vaikka NS1 olisi deletiogeeninään ja indusoisi runsaasti interferoneja alfa ja beeta, niin lisäksi UV-sädetys saisi vielä enemmän interferonieritystä esiin, joten täytyy olla lisäksi jokin muu geeni kuin NS1 yksin, mikä pystyy lopettamaan IFNalfa/beeta tuoton. Mahdollisesti viruspolymeraasi endonukleaasina, joka nappaa CAP-palasen (”cap-snatching”) solun omalta mRNA:lta, lie vastuussa muusta anti-IFN-alfa/beeta vaikutuksesta. Mutta tästä tarvitaan lisätutkimuksia. Joka tapauksessa useissa virusperheissä on tavallista monien IFNalfa/beeta antagonisoivien ko-operatiivisten virusgeenien olemassaolo.

PB1 (ja PB1-F2), Geeni 2 polymeraasi, elongaasi (ja mitokondrian apoptoosiherkistäjä)

Influenssa-A-virus koodaa toista nonstrukturellia polypeptidiä viruksesta infektoituneissa soluissa ja se on PB1-F2 proteiini. Se koodautuu vaihtoehtoisella ORF-luennalla PB1-F2 segmentistä käsin, mikä myös ohjelmoi PB1-proteiinin synteesiä. PB1 taas on viruspolymeraasin kriittinen komponentti.

PB1-F2 löydetään infektoituneen solun mitokondriasta, missä se vaikuttaa mitokondrian läpäisevyyteen ja sen kalvoaukkokomplekseihin (ANT3, VDCA1). Näillä tekijöillä on tärkeä osuus apoptoosin kontrollissa. Tätä kautta PB1-F2 herkistää isäntäsolun apoptoosille. Jos influenssaviruksen PB1-F2 tekijä olisi tehoton, säästyisi isäntäsolu (ihmisen monosyytti) apoptoosilta. Onkin useita ihmisinfluenssakantoja, joista puuttuu tämä PB1-F2, joten sen olemassaolo saattanee vaikuttaa patogeenisyyteen ja sillä voi olla pandemian vaikeusasteessa merkitystä.

NS1 antiviruslääkkeitten ja rokotteen maalitauluna

INTERFERENSSI (RNAi, siRNA). Tietämyksellä NS1-geenin ja proteiinin funktioista voi olla sovellutusta lähitulevaisuudessa etsittäessä uusia anti-influenssaviruslääkkeitä. Jos löydettäisiin pieniä molekyylejä (siRNA) , jotka voisivat vaikuttaa interferenssiä NS1-tekijän kykyihin sitoa dsRNA:ta tai sen kykyyn estää IFNalfa/beetatuottoa, voitaisiin kohottaa isäntäkehon luonnollista immuniteettia influenssavirusta kohtaan ja keho selviäisi nopeammin viruksesta.

Geenivaimennettu rokote

Lisäksi sellaiset rekombinanttivirusrokotteet, joissa olisi toimimaton NS1-geeni, saattaisivat edustaa tehokasta elävää heikennettyä rokotetta influenssavirusta vastaan. Tällaisia viruksia pystyttäisiin kasvattamaan sellaisissa elatusaineissa, missä ei ole IFNalfa/beetaa, mutta ne häviäisivät kehossa.

Geenimodifioitu virusrokote

Edelleen koska NS1 geenin estovaikutus kumoaa sekä luonnollista että adaptatiivista immuniteettia , olisi ilmeisesti mutantit NS1 virukset paljon immunogeenisempiä.

On kehitelty rekombinantteja influenssaviruksia, joissa on modifioidut NS1-geenit ja eri eläinkokeissa on todettu että ne ovat immunogeenisiä ja kumoutuvat vaikutukseltaan. Tällaisia modifioituja viruksia saatettaisiin käyttää tulevaisuudessa perustana eläville rokoteille epidemioita ja pandemista influenssaa vastaan.

LÄHDETIETOJA:

This research was supported by the National Institutes of Health and Department of Defense. Dr García-Sastre is a professor in the department of microbiology at Mount Sinai School of Medicine in New York. His studies provided the first description and molecular analysis of a viral-encoded IFN antagonist among negative-strand RNA viruses.



Päivitystä

2007-02-02 23:06

Lea Bright

LÄHDE http://www.cdc.gov/ncidod/EID Emerging Infectious Diseases




Inga kommentarer:

Skicka en kommentar