cGAS-STING tie signaloi DNA viruksista

https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ4dODS2WuegzsM-YWCzp2bFJud1R4OVNfHuxJRvs6i5mJ4HOdI


Doxorubicin 
 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3116111/


DNA sensori tie, jos on DNA-virus.
Tähän jräejstelmäänkuuluu luonnollsien immuniteetin TRIm21-proteiini, muta näin suoraa  cGAS--STING tien  aktivoimista ei tapahdu ebholassa käsittääkseni.
Muistiin kuitenkin tämä asia:
https://www.nature.com/articles/cmi201312
Tässä ehkä on syt palata katsomaan TRIM21 kohtalo  EBOV viruksessa. Katsooko EBOV aiheelliseki  detonoida tämän  tekijän.
Muistaakseni EBOV infektiossa kehittyy kova monosyyttiperäinen sytokiinimyrsky.

• TRIM21 (RoSSA)  osallistuu kyllä monosyyttivaihteeseen jos on kapseloitunut , Ainakin HIV-1 viruksesta on aktsottu suhde TRIM21.een ja  TRIM21 pakkautuu virioniin mukaan.

 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27773663/
Otan sitaatin muistiin:

 Abstract

Tripartite motif-containing protein 21 (TRIM21) play a dual role in the cytoplasm of the cells where it facilitates destruction of some antibody-coated viruses and some bacteria, and initiates synthesis of proinflammatory cytokines. Macrophages and CD16⁺ monocyte subset can particularly participate in a proinflammatory response caused by viral infection, however, the molecular mechanisms underlying these processes are not fully understood. The aim of this study was to determine the level of TRIM21-mRNA expression in monocyte subsets including: classical (CD14⁺⁺CD16^-), intermediate (CD14⁺⁺CD16⁺) and non-classical (CD14⁺CD16⁺⁺) monocytes, as well as during in vitro differentiation of the isolated monocytes towards dendritic cells or macrophages. Our results revealed that the level of TRIM21 mRNA expression was significantly lower in CD16- monocytes, when compared to CD16⁺ cells and the whole monocyte population, yet no significant differences were observed when CD16⁺ population was divided into intermediate and non-classical subsets. More pronounced differences were observed in the case of monocyte-derived macrophages (MDM) and dendritic cells (DCs). TRIM21-mRNA expression level was app. 6-fold higher in DCs, and app. 16-fold higher in MDM (p<0 by="" cd16="" compared="" cytokine="" freshly="" increased="" isolated="" may="" mechanism="" monocytes.="" new="" of="" our="" production="" proinflammatory="" results="" suggest="" sup="" the="" to="" when="">+

(intermediate and non-classical) monocytes and macrophages, at least in patients with acute or chronic infections, caused by enveloped viruses. We suggest that TRIM21 may be one of the factors associated with the "switching on" the proinflammatory programme in CD16⁺ monocytes or monocyte-derived macrophages.
Kuva
Normaalisti toimia  DNA virus---- STING - TRIM  signalointi

VLP rokotekehittelystä

Tällä saatiin aikaan varhainen IFN 1 tyypin interferonin tuotanto. IFNAR- (reseptorin) olemassaolo on edellytys, että tämä  strategia vaikuttaa.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4342244/
 ---
 Virally encoded anti-IFN proteins, VP24 and VP35 play major roles in EBOV virulence [7, 8]. VP35 blocks type I IFN induction in dendritic cells (DCs) and macrophages, and acts as a virulence factor necessary for a recombinant virus to attain infectivity in the host [9–12]. VP24, on the other hand, blocks IFN signaling by interfering with IFN activated JAK/STAT pathways [7].
---
VLPs are subunit-based vaccines, extensively studied for a variety of infectious pathogens [25, 26]. VLPs prepared from EBOV and other filoviruses are composed of the matrix protein (VP40), glycoprotein (GP), and at times nucleoprotein (NP) and represent a potentially promising candidate for EBOV vaccine.
----
 We next tested whether VLPs induce other ISGs, particularly those with negative regulatory activities. This question was of interest to us, since mice that did not receive VLPs expressed higher levels of proinflammatory cytokines and chemokines, which raised the possibility that IFN signaling exerts negative regulatory activity towards proinflammatory responses, perhaps by controlling NF-κB activation [36]. Shown in the lower panels in Fig. 2A and 2B is induction of IRGM1, USP18, TRIM21 and TRIM30. IRGM1 is an IFN inducible GTPase that inhibits LPS induced endotoxin shock in mice [37]. USP18 is an ISG15 deconjugating factor that negatively regulates TLR signaling and resultant cytokine induction [38]. Trim21 and Trim30 are members of the Tripartite motif family that downregulate TLR induced inflammatory responses [39–42]. Expression of these ISGs was also higher in the VLP injected group than that without VLPs both in liver and spleen. Similar to anti-viral ISGs, expression of these negative regulatory factors changed at the later stage (S1 Fig). These data indicate that VLPs accelerate induction of anti-viral and negative regulatory ISGs, which may help suppress EBOV’s anti-IFN antagonism (See Discussion).



Huom sekä TRIM30 että TRIm21  voivat puuttua interferonijärejstelmän kehkeyttämsien sekä cGAS-STING  signaalitiessä (joka havaitsee DNA.n)  että TLR- väliteisessä  patogeenin havaitsevassa signaalitiessä  ja tässä  VLP-rokotetapaukseesa kyse on vaikuttamisesta  TLR tietä  indusoidun  inflammatorisen vasteen  vaimentamisesta ( mikä on hyvin raju ja letaali EBOV-virusinfektiossa9.

 Sikäli on  hyvä että tämä  VPL rokote ei koostu DNA-materiaalista, joka ottaisi  mukaan mainitun cGAS- STING tien signaloinnin  tähän vaikeaan koktailiin.

Yleis KUVA jossa IFNAR reseptori näkyy.
Tämä kuvaa isäntäkehon varustuksia ja normaaleita  konvergoituvia signaaliteitä interferonijärjestelmässä, joka lopulta  antaa  diversiteetillä   interferonilla stimuloiduista geenistä(ISG)  antivirusvastetta solun asettuessa antivirusstatukseen.   On ymmärrettävää että evoluution aikana virukset ovat kehittäneet proteiineja jotka sofistisesti  lamaavat tämän järjestelmän.

https://www.researchgate.net/figure/IFN-stimulated-gene-expression-via-the-JAK-STAT-signaling-pathways-Upon-recognition-of_fig1_23626519

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

Interferonit ja antivirusgeenien käynnistyminen

Tämä ei sinänsä ole uutta vaan on hyvä kerrata kuitenkin.

• INTERFERONIT

Lähinnä interferoneista ja jatkossa siitä, miten A-influenssa vikuuttaa luonnollista immuunipuolustusta ja hävittää interferonivasteen.

Lähde: Adolfo Carcia-Sastre. Pathogenesis Antiviral Response in Pandemic Influenza Viruses Mount Sinai School of Medicine, New York, US

I. SOLUN INTERFERONIT ANTIVIRUSVASTEENA JA VIRUSTEN ANTI-INTERFERONIVASTE

Tämä newyorkilainen teksti pureutuu isäntäsolun antivirusvasteen selvittelyyn. Ihmisen solussa on paljon , yli 100 antivirusgeeniä. Mutta on kyse vain siitä, ehtiikö solu aktivoida ne antivirusgeeninsä vai ei ja saako solu kehkeytetty järjestelmän propagoitumisen interferoneilla vai ei.

II. Kirjoituksen lopussa kirjoittaja käsittelee influenssavirusten suhtautumista tähän IFN-järjestelmään. ”Influenssaviruksen aiheuttamat antivirusvasteet kehossa ja asian patogeneesi”(jatkoa...)

Myös tulevaisuuden näkymiä antivirusstrategiasta.

• TAUSTAA interferonien järjestelmästä
  

Virusten ja ihmiskehon välisistä monimutkaisista vuorovaikutuksista riippuu virusinfektion lopullinen tulos. Virusinfektiot varsinkin ovat aivan erityisen päteviä kehon signaaliohjelmien esiinliipaisijoita infektoituneessa solussa. Interferoni (IFN) on infektoituneen solun hätähuuto ympäröiville terveille soluille . Virusvaikutuksesta aiheutuu isäntäsolun (tässä: ihmissolun) geenien asennoituminen asiaan, moduloituminen, virittyminen ja sitten geenituotteitten määrissä tapahtuu havaittavia muutoksia. Toiset näistä muutoksista suosivat viruksen omaa replikaatioprosessia (lisääntymistä) ja toiset muutokset heijastavat isäntäsolun vastetta virusta kohtaan. Tässä tulee esiin VIRUSTEN pitkän evoluution ja kokemuksen tuloksenaviruksen kyhäämä IHMISTUNTEMUSTA OSOITTAVA sopeutettu GEENIPÄTEVYYS. Ne ovat jo edeltä (evoluutionsa aikana) valmistautuneet kohtaamaan isäntäsolun luontaisen, normaalin, alkupuolustuksen. Tästä viruksen ja isäntäsolun keskinäisestä suhteesta, interaktiosta, syntyykin taudin asteittainen eteneminen - ”taudin tango” ja vaikutukset adaptatiiviseen immuunivasteeseen. Virus taistelee ikään kuin vertaisensa ”järkiapparaatin” kanssa mitä pätevimmin, mitä loogisimmin ja kauaskantoisin strategioin

VIRUSPROTEIINIEN säätelyfunktiot ovat hyvin merkitseviä influenssaviruksen patogeenisyydessä ja ne näyttävät osittain olevan syynä influenssaviruksen kykyyn infektoida useitakin eläinlajeja, mistä sitten seuraa ihmiskunnalle asteittain kehkeytyvä pandemisen influenssan vaara. Patogeenien kehittyminen rinta rinnan niiden isäntien kera on johtanut isäntäkehojen immuunijärjestelmien muovautumiseen, ehkä terveelliseen virittymiseenkin toisaalta.

ISÄNNÄN PUOLELLA pääkomponenttina tässä järjestelmässä on LUONNOLLINEN IMMUUNIVASTE, johon kuuluvat kaikki isäntäkehon eri estemuodostumat, barrierit, kuten iho, limakalvot, limakalvojen eri eritteet ja monet patogeenispesifiset vasteet. Tämä luonnollinen immuunivaste ei käsitä vain isännän ensimmäistä infektioitten estettä, vaan varustaa kehoa myös signaaleilla, joista seuraa SOLUVÄLITTEISTEN ja HUMORAALISTEN IMMUUNIVASTEIDEN kehittyminen.

• IFN, interferoni

Interferoni-molekyylien kehkeytyminen on merkkinä virusinfektiosta.

(1) Interferonit IFN alfa ja IFN beeta ovat kriittinen elementti tässä luonnollisessa immuunijärjestelmässä. Nämä ovat erittäin tärkeitä kehon puolustautuessa varsinkin viruksilta. Kun erittyy näitä interferoneja, ne vaikuttavat solujen antivirusvasteen esiin kehkeytymisen säätämällä antivirusvasteen geenijärjestelmän käyntiin.

(2) Interferoni beeta-geeni säätyy päälle. Lopulta voi transkription kautta yli 100 antiviraalia geeniä käynnistyä ja propagoida tehokkaan vasteen ja johtaa kehon tervehtymiseen ja viruksen voittamiseen.

• Mitä virus vastavuoroisesti tekee ? VIRUS HANKKII UUSIA GEENEJÄ.

On ymmärrettävää, että jos virus haluaa elää, sen on päinvastoin sammutettava tämä antivirusjärjestelmä kokonaan tai osittain. Huolimatta kehon ja solujen mitä hienosääteisimmästä immuunijärjestelmästä onnistuu virusten kuitenkin infektoida soluja ja aiheuttaa kehon sairauksia, joskus jopa kuolemaa. Tämä virusten saama menestys selittyy ainakin osittain niitten tehokkaasta evoluution aikana tapahtuneesta omien geenien hankkimisesta, joilla ne ovat oppineet VASTUSTAMAAN - tai VÄLTTÄMÄÄN, KIERTÄMÄÄN ja PETTÄMÄÄN - ihmisen IMMUUNIPUOLUSTUSTA.

• VIRUS SÄÄTÄÄ PÄÄLLE VASTA-VAIKUTTAJIA. Virus säätää vauhtiin IFN-antagonisteja:

Erityisen kiinnostavia ovat viruksen koodaamat interferonien (IFN) vastavaikuttajat, IFNalfa/beeta-antagonistit, koska niitä näyttää sijaitsevan useimmissa animaalisissa viruksissa.

(Artikkelin kirjoittaja selittää lopussa yksityiskohtaisesti, miten influenssavirus pystyy välttämään eräällä ihmisen virusvastetta vastustavalla geenillään(NS1) ihmisen luontaisen immuunipuolustuksen ja hän kohdistaa tutkimuksensa erityisesti interferonivasteeseen soveltaen tätä tietoa mahdolliseen pandemiaan).

• Interferonien normaalitoiminta virusinfektiossa
  

IFNα/β (interferonien alfa ja beeta) (1) vaikuttama antivirusvaste.

Kun eläinkehon tai ihmiskehon solu havaitsee virusinfektion, se alkaa aika välittömästi syntetisoida ja erittää interferoneja IFN alfa / beeta. IFNα/β-geeneihin kuuluu IFNβ-geeni ja monta sen lähisukuista IFNα-geeniä. Interferoni itse on rakenteeltaan glykoproteiini (gp). Säätely ei ole aivan suoraviivaista.

Yleensä tähän interferonien herättämistoimintaan osallistuu monta proteiinia (kaskadi). Sellainen virusmuoto, jossa on kaksoisrihma (dsRNA) on se mikä antaa hälytyksen tämän kaskadin kehkeytymiseeen.

Hälytyksen aihe: VIERAS ”dsRNA” TULLUT SOLUUN!!!

Seuraavia tekijöitä alkaa yleensä normaalisti mistä tahansa virushälytyksestä herätä

(3,4) SENSORIT: RIG-1 ja (4) MDA-5 sensoriproteiinit, helikaasit, tunnistavat yleensä virus dsRNA:ta sytoplasmasta.

(3) Helikaasi RIG-1 = DExD/H (Asp-Glu-Ala-Asp/His) box polypeptide RIG-I.

(4) Helikaasi MDA-5 = ”An interferon-inducible putative RNA helicase”. ”MDA-5 is a double-stranded RNA-dependent ATPase that contains both a caspase recruitment domain and RNA helicase motifs”

(5,6 ) ADAPTORIT: IPS-1 ja MAVS, eräitä solutekijöitä, jotka alkavat aktivoitua edellisten jälkeen.

(5) IPS-1 = adaptori (an adaptor involved in RIG-I- and Mda5-mediated antiviral immune responses). (IPS-1= ”interferon inducers, a molecule interferon-beta promoter stimulator 1) (IPS-1). (IPS-1 = ”Putative NF-kappa-B activating protein”)

Nat Immunol. 2005 Oct;6(10):981-8.

(6) Adaptori MAVS = antivirus-signaali-valkuaisaine (”a mitochondrial antiviral signaling protein that activates NF-kappaB and IRF3.

Cell. 2005;122:669–82. ” MAVs proteins may play major new role in the human immune system. Health news (Waltham, Mass.) 28-10-2005”)

(7) AKTIVOIVAT FOSFORYLOIJAT: IRF-kinaasit tulevat kuvaan. Nämä kinaasit fosforyloivat.

(7.1.) TBK1 = TANK-binding kinase 1

(7.2.) IKKε tarvitaan NF-κB aktivaatioon T-solu reseptoreilla (TKR)

TUMATEKIJÄT:

(8) NF-κB =Nuclear Factor kB, tumatekijä kB.

(Phosphorylation of serine residues on the IKB proteins by IKB kinases marks them for destruction via the ubiquitination pathway, thereby allowing activation and nuclear translocation of the NFKB complex).

TRANSKRIPTIOTEKIJÖITÄ

(9) AP-1. Tumaan siirtyy sytoplasmasta DNA:lle AP-1 = transkriptiotekijä, ja tekee c-jun/c-fos dimeeri kompleksin DNA:n kanssa

KOHDEGEENI

(2) IFN-beta-geeni indusoituu ja sen transkriptio alkaa.

MUODOSTUU TÄRKEÄ mRNA, JOKA VOI ANTAA OHJELMAN INTERFERONIEN TUOTOSTA

(10) Pre-mRNA isäntäsolun omasta DNA:sta sairastuneen isäntäsolun tumassa.

(11) Pre-mRNA modifioidaan (Asetetaan suuntajana CAP ja polyadenyloidaan-AAAAA-) ja lähetetään sytoplasmaan, jossa syntyy IFN-beeta.

Siis----

KUN JOTAIN VIERASTA VIRAALIA AINESTA HAVAITAAN ( dsRNA muoto on varoitusmerkki). on monella solulla solunsisäisiä virustuotteitten havaintolaitteita, ”sensoreita” ja kun sellainen aktivoituu, se aloittaa signalointisarjan, kaskadin, joka johtaa solun omassa tumassa sijaitsevan transkription kautta tapahtuvaan IFNβ-geenin aktivoitumiseen (2) ja interferonin tuottoon.

HELIKAASIT ovat aika vastikään löytyneitä molekyylejä. Ne ovat niitä sensoreita. Näitten sensorien laatua ei aiemmin tunnettu, mutta nyt tiedetään, että on kyse kahdesta RNA-helikaasista, RIG-1 ja MDA-5, jotka tuntevat viruksen dsRNA- muodon ja ne helikaasit syntyvät sytoplasmassa virusinfektion aikana. Kun nämä helikaasit RIG-1 (3) ja MDA-5 (4) sitoutuvat vieraisiin dsRNA-rihmoihin, alkaa niitten helikaasiaktiviteetti toimia ja seuraa struktuurin muutos, joka rekrytoi paikalle muita solutekijöitä kuten (vastikään keksityt) IPS-1/ MAVS-proteiinit (5 ja 6). Sitten aktivoituvat solun erilaiset kinaasit (7) (Kinaasien tehtävä on fosforyloida proteiineja). Näitten kinaasien joukossa on IRF3-kinaasit TBK1 ja IKKε, jotka aktivoituvat (7.1. ja 7.2.) . Aktivoituneet IRF3-kinaasit yhdessä tumatekijän NF-κB (8) and (9) transkriptiotekijän AP-1- kanssa kertyvät tumaan. Ne sitoutuvat ihmisen tai eläimen DNA:ssa sijaitsevaan (2) interferonigeeniin IFNβ, sen promoottoriin ja stimuloivat siitä isäntäsolun alustavan mRNA:n esiintuloa (transkriptiolla interferonigeenistä). Näin saadaan lopulta kypsää mRNA:ta.

Minkä tahansa ihmisolun sytoplasmaan tullut viraali dsRNA-muoto on sellainen virusmolekyyli, joka liipaisee tämän ylläkuvatun kaskadin esiin. Lienee myös muita virustuotteita ja muita solusensoreita, jotka yhtä hyvin kykenevät osallistumaan IFNβ-geenin induktioon.

• On toinenkin tapa käynnistää interferonien muodostus
  

Jos virusperäistä RNA- tai DNA-materiaalia on endosomissa, voi IFNα/β-induktio myös stimuloitua käyntiin seuraavaa tietä:

TL- Reseptorit TLR3, TLR7, TLR8 tai TLR9 osallistuvat signalointiin. Eri solulajit näyttävät käyttävän erilaisia mekanismeja virusten tuotteitten tunnistamisessa.

(12) TLR3, TLR7, TLR8 tai TLR9 (Toll-like receptor)

• Mitä syntyneet interferonit (IFN) tekevät?

Kun interferoneja (IFNα/β) on sitten syntetisoitunut sairaassa solussa, niitä eritetään infektoituneesta solusta ja ne kertovat ympäristöön, että solulla on hätätilanne. Niitä asettuu niille spesifisiin reseptoreihin, (13) vastaanottajiin (IFNα/β receptori)

Kaikki alfa- ja beeta-interferonit kiinnittyvät samanlaiseen reseptoriin.

NE HERÄTTÄVÄT TERVEISSÄ SOLUISSA ANTIVIRUSVASTEEN.

Eritetyt interferonit sitoutuvat reseptoreihin lähisolujen pinnalla ja aiheuttavat niistä antiviraalisten proteiinien tuottoa, jolloin kohdesolut tulevat resistentimmiksi virusta vastaan.

Kun IFN on sitoutunut solupintareseptoriin, terveen solun reseptorin solunliman puolella oleva osa aktivoituu ja aktivoi solun sisällä JAK-kinaasin (14), erään tryosiinikinaasin.

(14) Janus activated kinase, tyrosiinikinaasien ryhmää).

Tämä taas katalysoi STAT-fosforylaation.(15)

(15) STAT on yleensä inaktiivina sytoplasmassa sijaitseva transkriptiotekijä.

STAT1 ja STAT2 tarkoittavat ”Signal Transducers and Activators of Transcription”.

STAT dimerisoituu, siirtyy solulimasta tumaan, sitoutuu tuman asiaankuuluvaan DNA-response elementtiin ja aktivoi asiaankuuluvan transkription ja silloin alkaa tapahtua.

JAK-STAT-aktivaatio on spesifinen.

Eri tyypin IFN aktivoi eri tyypin STAT-molekyylin ja täten eri kohtia DNA:sta tulee aktivoitua.

Muutkin signaalimolekyylit kuin IFN voivat saada STAT- fosforylaation aikaan.

Vain STAT ja CREB tunnetuista transkriptiotekijöistä ovat sellaisia, jotka aktivoituvat fosforylaatiosta.

(16) Ennenkuin STAT menee tuman puolelle, se on muodostanut molekyylikompleksin, jonka nimenä on ISGF3.

(16)ISGF3 ( complex of STAT1, STAT2 and IRF9) (Interferon-stimulated gene factor 3 (ISGF3) is the ligand-dependent transcriptional activator that, in response to interferon treatment, is assembled in the cell cytoplasm, is translocated to the nucleus, and binds the consensus DNA site, the interferon-stimulated response element, IRSE)

(17) IRSE

Tumassa aktivoitunut transkriptiotekijä, kompleksi ISGF3, sitoutuu solun oman DNA:n promoottoriin, jossa on interferonilla stimuloituvia vaste –elementtejä (IRSE response element REs) ja näin alkaa mennä päälle, käynnistyä, monenlaisia antivirusgeenejä transkriptioteitse- normaalisti. Niitähän on yli 100 geeniä. (18) ANTIVIRUSGEENEJÄ

• Esimerkkejä antivirusgeneistä
  

Näihin antivirusgeeneihin kuuluu MxA, PKR, OAS, ADAR, PML, p56 ja monta muuta, yli 100 geeniä. Nämä interferoni (IFN)-teitse käynnistetyt geenit estävät viruksen replikaatiota monella eri mekanismilla,

esim. sitoutumalla viruksen nukleokapsidiin (NC),

estämällä virus mRNA:n kautta tapahtuvaa translaatiotoimintaam ( viruksen omien proteiinien tuottoa),

hajoittamalla RNA:ta,

muuntamalla RNA:ta

tai indusoimalla apoptoosia.

(MxA, MX1 geeni joka koodaa IFN-indusoimaa p78 proteiinia (MxA).

PKR= RNA-dependent Protein Kinase, RNA:sta riippuva proteiinikinaasi

ADAR= adenosine deaminase 1 (ADAR 1), adenosiinideaminaasi1

PML = promyelocytic leukemia protein (PML)

OAS = oligoadenylate synthetase, oligoadenylaattisyntetaasi

p56 = Interferon-inducible protein p56, interferonilla indusoituva proteiini p56, translaation inhibiittori. ”P56 binds to the translation initiation factor eIF3 through the subunit p48/Int-6. Together with the protein kinase PKR and the 2-5(A) synthetase, p56 downregulates translation in response to double-stranded RNA, e.g. in virus-infected cells. The 2-5(A) oligonucleotides activate RNase L. Unlike PKR and 2-5(A) synthetase, p56 does not require double-stranded RNA for activity and is therefore already active before cells are infected”) .

• Intereronien (IFN) muita tehtäviä
  

Lisäksi erittyneet interferonit (IFNα/β) edistävät vahvan SOLUVÄLITTEISEN ja HUMORAALISEN IMMUNITEETIN kehkeytymistä. Yleisesti ottaen interferonivasteella on monimutkainen säätyminen, mihin kuuluu positiivisia ja negatiivisia feed back -(takaisinsyöttö) ilmiöitä, joista osa on vielä tuntemattomiakin.