Сцхлафенс може успавати вирусе, 2. део

5. СЛФН5 као урођени модулатор имуног сигнала

Иако ИФН типа И играју важну улогу у одбрани домаћина од инфекције патогеном, њихова производња мора бити правилно регулисана како би се избегли претерано штетни имуни одговори. Дакле, негативни регулатори су неопходни да би се ћелије опоравиле од сигнализације ИФН, пошто дисрегулација производње ИФН-а доводи до аутоимуних поремећаја. Неки ИСГ могу регулисати путеве који утичу на њихово изражавање, било позитивно или негативно.

На пример, ИСГ56 је повезан са адаптерским протеином СТИНГ и ремети СТИНГ интеракцију са низводним молекулима ВИСА/МАВС или ТБК1, инхибирајући активацију ИРФ3 изазвану вирусом, експресију ИФН-а и ћелијске антивирусне одговоре. Други негативни регулатор је ИСГ15 декоњугирајућа протеаза убиквитин-специфична пептидаза 18 (УСП18). УСП18 инхибира ЈАК-СТАТ сигнализацију интеракцијом са ИФНАР2 на начин независан од протеазе [64].

Раздвојна протеаза (уПА) је важна протеаза која може да разгради протеине у екстрацелуларном матриксу и учествује у физиолошким и патолошким процесима као што су миграција ћелија, метастазе тумора и ангиогенеза. С друге стране, имунитет је важан одбрамбени механизам људског тела од патогена и туморских ћелија. Дакле, какав је однос између уПА и имунитета?

Неколико студија је показало да уПА може утицати на функцију имуног система кроз неколико механизама. Прво, експресија уПА и његовог рецептора уПАР може да регулише миграцију и инфилтрацију имуних ћелија, чиме утиче на појаву упале и имуни одговор. Друго, уПА може активирати друге протеазе на површини имуних ћелија, као што су ММП, катепсини, итд., чиме учествује у биолошким процесима као што су трансдукција сигнала, пролиферација и диференцијација. Што је најважније, уПА такође може утицати на процес имунолошког надзора тумора, чинећи људски имуни систем неспособним да препозна и нападне ћелије рака, чиме се промовише раст тумора и метастазе.

Све у свему, улога уПА у расту тумора и патологији је опширно проучавана, док њен утицај на имуни систем тек треба даље да се истражује. Будућа истраживања могу почети од аспеката уПА у инфилтрацији имуних ћелија, имунолошкој регулацији и имунолошком бекству тумора, истражити однос између уПА и имуног система и пружити нове идеје и циљеве за развој лечења тумора и имунотерапије. Са ове тачке гледишта, треба обратити пажњу на побољшање нашег имунитета. Цистанцхе може значајно побољшати имунитет. Месна паста је богата разним антиоксидативним супстанцама, као што су витамин Ц, витамин Ц, каротеноиди итд. Ови састојци могу уклонити слободне радикале и смањити оксидативни стрес. Стимулишите и побољшајте отпорност имуног система.

Кликните на предности цистанцхе тубулоса

Пријављено је да је хумани СЛФН5 негативан регулатор транскрипције гена изазване ИФН-ом [65]. Утврђено је да је СТАТ1 присутан као комплекс који везује СЛФН5 протеин на ИФН зависан начин типа И и везује се за ИСРЕ елемент у промотору ИСГ. Чини се да СЛФН5 служи као репресор СТАТ1-индуковане транскрипције гена кроз директну интеракцију са протеинима. У складу са овим, показано је да је СЛФН5 обогаћен на промоторима типа И ИФН-индуцибилних ИСГ, где се СТАТ1 везује.

Експерименти са микромрежем су открили да ћелије нокаутирања СЛФН5 експримирају више ИСГ него ћелије дивљег типа, што указује на потенцијалну улогу СЛФН5 у регулисању СТАТ1-посредоване транскрипционе активације ИСГ типа И изазване ИФН [65]. Слично, у хуманим фибробластима препуцијума и ХеЛа ћелијама, базални ниво ИСГ15, добро познатог антивирусног протеина, повећан је услед исцрпљивања СЛФН5; поред тога, примећена је брза индукција експресије протеина ИСГ15 од стране ДНК вируса, као што је хумани цитомегаловирус (ХЦМВ) [20]. Сходно томе, изгледа да је СЛФН5 репресор транскрипције транскрипције ИФН-гена, као и ИФН-стимулисани ген одговора.

ЗЕБ протеини су транскрипциони фактори који се везују за хомеобокс цинк-прста, најпознатији по својој улози у покретању транзиције епитела у мезенхим и метастазама код неких карцинома, укључујући БРЦА мутантне ћелије рака [66,67]. Они су такође широко изражени у имуним ћелијама и регулишу важне транскрипционе мреже неопходне за диференцијацију, одржавање и функцију имуних ћелија [68].

Недавно је откривено да хумани СЛФН5 може инхибирати транскрипцију ЗЕБ1 директним везивањем за мотив везивања СЛФН5 на ЗЕБ1 промотору, чиме одржава морфологију епителних ћелија и инхибира метастазе у БРЦА мутантним ћелијама рака [69,70]. СЛФН5 повећава ПТЕН тако што смањује транскрипцију ЗЕБ1. Преко ПТЕН/ПИ3К/АКТ/мТОР осе, повећање ПТЕН инхибира раст аденокарцинома плућа и промовише апоптозу [47].

Иако интеракција СЛФН5 са промотором ЗЕБ1 у имуним ћелијама није потврђена, ови извештаји сугеришу улоге СЛФН5 као мултифункционалног модулатора имуних ћелија. Занимљиво је да СЛФН12 инхибира ЗЕБ1; међутим, за разлику од СЛФН5, претпоставља се да утиче на пост-транскрипциону регулацију због своје цитоплазматске локализације без сигналне секвенце нуклеарне локализације. Прекомерна експресија СЛФН12 је убрзала деградацију протеасома ЗЕБ1 и успорила транслацију ЗЕБ1 у троструко негативним ћелијама рака дојке [9].

6. СЛФН5, мач са две оштрице у ИФН терапији

Неки малигнитети се могу лечити ИФН терапијом у комбинацији са хемотерапијом и зрачењем. Хематолошки малигнитети и лимфоми могу се лечити овим терапијским приступом [71]. Рекомбинантни ИФН 2б се даје пацијентима са рецидивима меланома [72]. Хепатитис Б и хепатитис Ц лече се ИФН и другим антивирусним лековима, типично комбинованим [73,74]. Антиканцерогени ефекти ИФН-а типа И постали су увелико признати у последњих неколико деценија, посебно њихово учешће у посредовању интеракција између тумора и имуног система.

Код малигног меланома миша и карцинома бубрежних ћелија, ИФН промовише експресију Слфн1, Слфн2, Слфн3, Слфн5 и Слфн8. Губитак Слфн2, Слфн4 или Слфн5 повећао је ћелијску пролиферацију и малигни раст независан од сидрења, док је смањио антипролиферативни ефекат ИФН, што имплицира кључну улогу Сцхлафена у туморигенези и контроли раста неопластичних ћелија [75].

Целокупна експресија хумане мРНК Сцхлафен индукована је у нормалним меланоцитима ИФН терапијом, док је само СЛФН5 индукован у ћелијама малигног меланома и ћелија карцинома бубрежних ћелија [8,40]. Када се ћелије меланома стимулишу са ИФН, експресија СЛФН5 се значајно повећава, смањујући пролиферацију ћелија рака. Насупрот томе, смањење СЛФН5 повећало је способност меланома да формирају колоније, чак иу присуству ИФН-а [40].

Ово указује на потенцијалну улогу СЛФН5 у антиканцерогеним ефектима ИФН-а. Међутим, СЛФН5 такође потенцијално смањује антиканцерогено дејство ИФН-а у ћелијама рака глиома тако што ко-репресује СТАТ1-посредоване ИФН одговоре, за разлику од његове корисне улоге код меланома и карцинома бубрежних ћелија [65]. Смањење СЛФН5 доводи до повећане ћелијске осетљивости на ИФН-индуковане антипролиферативне одговоре у ћелијама глиобластома, што имплицира да СЛФН5 функционише као негативан регулатор ИФН одговора у ћелијама рака глиома [65].

Стога, будуће терапијско циљање СЛФН5 код малигнитета може захтевати прецизну анализу других повезаних фактора, а дизајн терапеутског циљања одређеног тумора може бити потребан за селективно циљање СЛФН5.

7. Функције вирусног Сцхлафена

Присуство интактних в-Слфн ОРФ-ова у неким ОПВ-има сугерише да се може сачувати за критичну функцију. Иако постоји мало истраживања о функцији в-Слфн, пријављене су релативно детаљне ин витро и ин виво студије о в-Слфн из ЦМЛВ. Експресија овог гена је потврђена 2 х након ЦМЛВ инфекције и изражена је у раној фази инфекције независно од репликације вирусне ДНК [35].

За разлику од мишјег Слфн1, експресија ЦМЛВ в-Слфн не утиче на пролиферацију мишјих фибробласта. Сматра се да је то због недостатка сличности између првих 27 аминокиселина мишјег Слфн1 и в-Слфн, региона који је неопходан за инхибицију раста ћелија фибробласта посредованог Слфн{{5} код миша. Када је ЦМЛВ в-Слфн протеин експримиран у ВАЦВ којем недостаје интактни в-Слфн, то није утицало на репликацију рекомбинантног вируса или морфологију плака [35].

Поред тога, интрадермална инфекција мишева овим рекомбинантним ВАЦВ није утицала на величину лезије коже [35]. Међутим, код мишева са интраназалном инфекцијом, в-Слфн је изазвао мањи губитак тежине и бржи опоравак у поређењу са контролним групама. Три дана након ин виво инфекције, титар вируса је био исти као у контролној групи, али је до седам дана примећено слабљење посредовано в-Слфн.

Ово сугерише да експресија в-Слфн не омета репликацију вируса, већ убрзава уклањање вируса од стране имуног система. Ово је у складу са запажањем да је рекомбинантни вирус који носи в-Слфн био одложен у ширењу на слезину и да се брже уклањао из овог органа. Поред тога, уочено је веће регрутовање лимфоцита у инфицирано плућно ткиво у присуству експресије в-Слфн, иако су ове ћелије биле мање активиране. Високо вирулентни вируси могу брзо да преплаве свог домаћина, ограничавајући пренос вируса. Идеја да в-Слфн може да смањи вируленцију поксвируса, омогућавајући вирусу да се адекватно шири у популацији домаћина, је убедљива [35].

Недавно је откривена нова карактеристика в-Слфн код поксвируса (Слика 1). Циклична ГМП-АМП синтаза (цГАС) открива цитосолну ДНК током вирусне инфекције и изазива антивирусно стање. цГАС активира стимулатор гена интерферона (СТИНГ) синтезом другог гласника, цикличког ГМП-АМП (цГАМП) [76–78]. Са открићем вирусне цГАМП нуклеазе назване Покин (поквирус иммуне нуцлеасе), имуномодулаторни потенцијал поксвируса добио је нову перспективу [6].

Недавне студије су показале да Покин, који је домен в-Слфнс, може да разгради цГАМП и да је потребан да би се избегла активација цГАС-СТИНГ-а [79–81]. Откривено је да је поксин производ ВАЦВ гена Б2Р. Овај ген је такође познат као п26 код ентомопоксвируса и бакуловируса [80]. Већина ортопоквируса укључује в-Слфн протеин састављен од два домена која су еволуирала из различитог порекла. Према анализи секвенце аминокиселина, домен који подсећа на секвенцу бакуловируса п26 је фузионисан са Н-терминусом в-Слфн домена сличног кратком облику миша Сцхлафен [35]; овај п26- домен је Покин, цГАМП нуклеаза. ВАЦВ, у коме је први пут пријављена активност поксина, не задржава нетакнути в-Слфн. Губитак Покина је довео до значајног смањења репликације ВАЦВ ин виво [80].

Значај сопства, који укључује домен поксина, опширно је проучаван код вируса ектромелије (ЕЦТВ), који изазива мишје богиње. Покин домен, али не и домен сличан Слфн, био је довољан да инхибира цГАС-СТИНГ сигнализацију са цГАМП нуклеазном активношћу на начин упоредив са фузијом домена налик Покин-Сцхлафену пуне дужине. Ово сугерише да ЕЦТВ Покин домен чува пуни потенцијал в-Слфн да спречи активацију ДНК сенсинга преко цГАССТИНГ осе [79].

У неколико модела инфекције мишева, репликација ЕЦТВ без в-Слфн је значајно ослабљена, а мишеви су показали робустан ИФН одговор [79]. Фузија в-Слфн домена слична Покин-Сцхлафену је високо очувана међу ортопоквирусима, као што су ЕЦТВ, ЦМЛВ и вирус зоонотских богиња мајмуна у настајању, што имплицира значај активности цГАМП нуклеазе.

Улога домена сличног Слфн у активацији Поксина је нејасна. Покин је задржао своју цГАМП нуклеазну активност у одсуству домена сличног Слфн. Ипак, остаје неопходно истражити зашто је домен сличан Слфн очуван у многим ОПВ-има. С обзиром на горе поменуто запажање да је вируленција химерних вируса смањена додавањем домена ЦМЛВ сличног Слфн у ВАЦВ, вероватна је хипотеза да регулисање вируленције вируса може допринети стварању повољних услова за размножавање вируса у природи.

8. Сцхлафенс као антивирусни рестрикциони фактори

Антивирусни рестрикцијски фактори су ћелијски протеини домаћина који делују као прва линија одбране, спречавајући репликацију и ширење вируса. Фактори ограничења препознају патогене и ометају специфичне кораке у циклусу инфекције вирусом. Јединствена својства рестрикционих фактора који служе за ограничавање вируса у раним фазама укључују конститутивну експресију, самодовољну активност и непосредну акцију [82]. Фактори ограничења се повремено повећавају као одговор на ИФН. Иако многи типови ћелија конститутивно изражавају рестриктивне факторе на ниским нивоима потребним ћелијама у одсуству инвазије патогена, ефикасна контрола патогена често захтева индукцију рестрикцијских фактора као одговор на инфекцију [83]. Пошто Сцхлафенс припадају групи ИСГ чија је експресија повишена као одговор на вирусну инфекцију или стимулацију различитим молекуларним обрасцима повезаним са патогеном (ПАМП) [36–39], претпоставља се да могу имати антивирусну активност.

Заједно са открићем биолошких функција Сцхлафенса током последње деценије, откривене су и интеракције са вирусима. У овом одељку описујемо познате антивирусне функције Сцхлафенса, прегледавајући их хронолошким редоследом којим су пријављене (Слика 2). Разјашњени су механизми имунолошке евазије помоћу којих вируси антагонизирају многе рестриктивне факторе. Штавише, у складу са темом да вируси могу антагонизовати факторе рестрикције као део механизама за избегавање имунитета, постоје неки недавно пријављени примери вирусних стратегија за супротстављање антивирусном деловању Сцхлафенса.

За шлафене који припадају различитим групама пријављено је да имају различите улоге током инфекције са многим вирусима. Постоје неки докази да квар Слфн2 групе И миша предиспонира ћелије на инфекцију вирусом у смислу стеченог имунитета [55]. Група ИИ СЛФН12 је кандидат за антивирусни фактор против вируса везикуларног стоматитиса и различитих ретровируса, укључујући ХИВ-1, вирус инфективне анемије коња (ЕИАВ), хумани ендогени ретровирус тип К (ХЕРК-В), вирус мишје леукемије (МЛВ), и пенасти вирус примата (ПФВ) [84,85]. Међутим, недостају студије о интеракцији ових кратких или средњих облика Сцхлафенса са вирусима, а већина студија до сада се фокусирала на антивирусну функцију Сцхлафенса групе ИИИ. Стога је кључно истражити да ли Ц-терминални проширени домен Сцхлафенса игра значајну улогу у њиховој интринзичној функцији фактора рестрикције.

8.1. Улоге СЛФН11 током вирусне инфекције

Хумани СЛФН11 је први пут пријављен 2012. године као снажан инхибитор вируса хумане имунодефицијенције 1 (ХИВ-1) који омета производњу вирусних протеина [18]. Открили су га Ли ет ал. да СЛФН11 везује трансфер РНК (тРНК) и потискује производњу протеина селективно у зависности од употребе кодона [18]. Даља истраживања су открила да СЛФН11 коња инхибира формирање ЕИАВ механизмом сличним оном који користи хумани СЛФН11 [23]. Систематско истраживање циклуса репликације ХИВ-а показало је да СЛФН11 не утиче на реверзну транскрипцију, интеграцију, или на генерисање и нуклеарни извоз вирусне РНК, нити омета пупање или ослобађање вирусних честица. Уместо тога, откривено је да изазива селективну инхибицију синтезе вирусних протеина.

Користећи одређену пристрасност вирусног кодона на А/Т нуклеотиду, СЛФН11 функционише у тренутку производње вирусног протеина. Иако је антивирусни ефекат СЛФН11 био сличан оном код других вируса са неуобичајеним кодонским пристрасношћу, као што је грип, није био ефикасан против адено-асоцираног вируса или вируса херпес симплекса (ХСВ). Ови налази су утврдили да је СЛФН11 веома ефикасан интерферон-индуцибилни рестрикцијски фактор за ретровирусе, као што је ХИВ, који посредује у антивирусним ефектима путем дискриминације употребе кодона [18]. Овај интригантан налаз може делимично да објасни претходно уочену супресију ИФН специфичне синтезе вирусних протеина у ћелијама инфицираним ХИВ-ом [18,86]. Такође наглашава како имуни систем може да искористи могуће разлике између себе и не-себе како би ћелије домаћина циљале и елиминисале вирусе. Чини се да не постоји преференција за тип тРНК у везивању СЛФН11 за тРНК [18].

Биће неопходно спровести биохемијске експерименте да би се открило како СЛФН11 модулира функцију тРНК и утиче на употребу кодона специфичних за вирус. СЛФН11 је високо експримиран, не само у ЦД4 плус Т ћелијама, већ иу моноцитима и моДЦ [37,87]. Познато је да су ЦД4 плус Т ћелије примарни резервоар за латентну ХИВ инфекцију, а латенција ХИВ-а се такође може утврдити у моноцитима и макрофагима [88]. Стога се сматра да висока експресија СЛФН11 у овим ћелијама има улогу у ХИВ латентној инфекцији и може бити кључна компонента урођеног имунолошког одговора на ХИВ.

Недавно је откривено да се мишји Слфн2 везује за тРНА и инхибира њену деградацију у окружењу оксидативног стреса [89]. Иако је ова студија показала да Слфн2 инхибира инфекцију мишјим цитомегаловирусом (МЦМВ), резултат је настао услед адаптивног имунитета посредованог Т ћелијама [89]. Без обзира на то, ова запажања заслужују темељно испитивање интеракције између модулације тРНА Слфн2 и мишјих ретровируса, као и паралела и разлика са хуманим СЛФН11. Пошто је Н-терминални део СЛФН11 укључен у везивање тРНК, може постојати еволуциона сличност у секвенци са кратким обликом Слфн2. Поред тога, откриће да СЛФН13 и СЛФН14 учествују у модулацији тРНК отвара пут будућим истраживањима како би се утврдило да ли Сцхлафенс деле заједничке функције у биологији тРНК [24,90].

Пошто долазни вирусни геном једноланчаних РНК вируса позитивног смисла захтева тренутну транслацију да би се омогућила репликација, ови вируси су посебно осетљиви на ефекте СЛФН11 на синтезу протеина. Ово је показано у роду Флавивируса, укључујући вирус Западног Нила (ВНВ), вирус денге (ДЕНВ) и Зика вирус (ЗИКВ) [21]. Постоје сличности и разлике у механизму деловања Сцхлафен протеина против флавивируса и лентивируса. Н-терминални део СЛФН11 је неопходан и довољан за антивирусну активност, јер спречава вирусом изазване промене у репертоару тРНК инфицираних ћелија. За разлику од инфекције ВНВ, која је захватила само подскуп тРНК у ћелијама са недостатком СЛФН11- [21], ХИВ-1 је подигао укупне нивое тРНК у одсуству СЛФН11 [18].

Способност СЛФН11 да регулише обиље скупова тРНК може бити повезана са осетљивошћу ћелија на агенсе који оштећују ДНК. Неколико студија је открило да су ћелије рака са већом експресијом СЛФН11 подложније агенсима који оштећују ДНК [12,33,91,92]. Виши нивои СЛФН11 могу ограничити број одређених тРНК које утичу на транслацију протеина за поправку ДНК кодираних отвореним оквирима за читање са пристрасношћу кодона, као што су АТМ и АТР [93]. Поред тога, СЛФН11 иреверзибилно инхибира репликацију ДНК на местима оштећења ДНК на начин који зависи од домена хеликазе Ц-терминала [34,94]. Познато је да различити вируси користе протеине укључене у одговор на оштећење ДНК ћелија домаћина за њихову ефикасну репликацију [95].

Учешће протеина за контролу оштећења ДНК АТМ и АТР у ХИВ инфекцији је опширно проучавано. АТМ има позитиван ефекат на касну експресију гена ХИВ-а и функцију Рев, вирусног пост-транскрипционог регулатора [96]; у међувремену, активност АТР киназе је неопходна да би се завршио процес интеграције вирусне ДНК и подржао опстанак трансдукованих ћелија [97]. Код ЗИКВ инфекције, АТМ сигнални пут повећава репликацију вируса [98]. Ови налази сугеришу да Сцхлафенс треба даље истражити у смислу отпорности ћелије домаћина на вирусе који повољно искоришћавају одговоре на оштећење ДНК како би се осигурала ефикасна репликација.

ЗИКВ је изазвао широку забринутост последњих година због своје способности да изазове абнормалности код новорођенчади и Гуиллаин-Барреов синдром код одраслих. ЗИКВ се може пренети сексуалним путем, преживети у мушком репродуктивном систему [99], а код женки проћи кроз плаценту да инфицира фетус [100]. Доступне су ограничене информације о ефектима ЗИКВ-а на репродуктивно здравље и плодност. С обзиром на то да СЛФН11 није експримиран у плаценти или тестисима [22], потребна су додатна истраживања како би се открило да ли је повезан и са пренаталним и полно преносивим инфекцијама.

Ген СЛФН11 је еволуирао под поновљеном позитивном селекцијом код примата [22]. Штавише, антивирусна ефикасност СЛФН11 била је највећа код нељудских врста примата, као што су гибони и мармозети, али мање ефикасна код људи и код врста боноба које су еволутивно блиске људима, што указује да су ефекти СЛФН11 постали веома специфични за врсту током времена [22]. СЛФН11 је функционалан у одсуству инфекције и смањује производњу протеина из одређених транскрипата домаћина [18,93]. Ово имплицира да СЛФН11 може инхибирати синтезу протеина из транскрипта који нису оптимизовани кодоном уопште, чиме се унапред успоставља неповољно ћелијско окружење за синтезу вирусних протеина.

Вируси су развили начине који се супротстављају факторима ограничења домаћина. Иако је показан тренд смањења СЛФН11 протеина у ћелијама инфицираним ХЦМВ [101], вирусни антагонисти за СЛФН11 нису откривени много година. Међутим, недавно је показано антивирусно дејство СЛФН11 и његов вирусни антагонистички механизам на ХЦМВ [102]. Касно експримирани протеин РЛ1 ХЦМВ-а циља на СЛФН11 за деградацију протеазома и прво је откриће вирусног антагониста овог рестрикционог фактора. У овој студији је откривено да је ћелијски комплекс убиквитин лигазе ЦРЛ4 Е3 додатно укључен у деградацију СЛФН11 помоћу РЛ1 [102].

Иако СЛФН11 има значајан утицај на ХИВ, ВНВ и ЗИКВ репликацију, ови вируси се и даље могу реплицирати у ћелијама које експримирају СЛФН11. У поређењу са другим флавивирусима или ХИВ-ом, репликација ДЕНВ је значајно смањена експресијом СЛФН11 [21]. Ово сугерише да је ДЕНВ подложнији од других вируса на ефекте СЛФН11. Стога би се могло очекивати да ДЕНВ нема антагонистички механизам за СЛФН11, док ВНВ, ЗИКВ и ХИВ-1 могу поседовати прикривене антагонистичке механизме.

Пријављен је механизам којим фосфорилација СЛФН11 каталитичком подјединицом Г протеин фосфатазе 1 (ППП1ЦЦ) регулише способност цепања тРНК типа ИИ [103]. Познато је да је активност ћелијских протеина регулисана вирусним киназама [104]. Још увек нису пронађени докази који подржавају хипотезу да вируси регулишу фосфорилацију СЛФН11 преко киназа кодираних вирусом, или индиректно кроз киназе ћелије домаћина, као што је ППП1ЦЦ. Потребна су даља истраживања како би се истражила могућност да вируси искоришћавају фосфорилацију протеина да би заобишли антивирусну активност Сцхлафенса, као што је примећено за друге факторе ограничења домаћина [105–112].

8.2. Улоге СЛФН13 током вирусне инфекције

Кристалографска анализа је открила да је СЛФН13 нова класа тРНА/рРНА нуклеаза [24]. Поред тога, такође је објављено да је СЛФН13 имао антивирусну функцију против ХИВ-а и ЗИКВ-а тако што је инхибирао синтезу протеина кроз нуклеолитичку активност, слично као СЛФН11. Међутим, кључна детерминанта цепања тРНК помоћу СЛФН13, која блокира синтезу протеина, је секундарна структура тРНК и није у корелацији са секвенцом антикодона [24], за коју се чини да се разликује од механизма заснованог на употреби кодона. СЛФН11.

Секвенца Н-терминалног домена СЛФН13, која је неопходна за функцију ензима, је очувана у другим Сцхлафен протеинима. Међутим, специфични позитивно наелектрисани остаци аминокиселина су различити. Потврђено је да одређени чланови породице, као што су хумани СЛФН5 и мишји Слфн1, нису укључени у цепање тРНК [24]. Стога је вероватно да дистрибуција позитивно наелектрисаних аминокиселинских остатака унутар Н-терминалног домена може да одреди способност и тенденције селекције цепања тРНК/рРНК, као и антивирусне спектре за друге Сцхлафене.

Примећено је да инфекције вирусом грипа А (ПР8) и Б (Викторија) изазивају експресију мРНА СЛФН13 у ћелијама хуманог аденокарцинома плућа А549 [19]. Ова индукција је била снажнија код вирусне мутантне инфекције са недостатком НС1-, вероватно због способности НС1 да потисне РИГ-И посредовану активацију ИФН промотера [113]. Штавише, смањење СЛФН13 повећало је развој плака вируса грипа А и Б, што имплицира да СЛФН13 промовише антивирусне одговоре на ове вирусе [19]. Међутим, није познато да ли је СЛФН13 антивирусна функција против вируса грипа повезана са цепањем тРНК/рРНК. Стога, постоји потреба да се утврди да ли је нуклеолитичка активност Сцхлафен уобичајен механизам за Сцхлафен-посредовану антивирусну функцију. Одсуство антивирусног ефекта СЛФН11 против вируса са једноланчаним РНК геномом негативног смисла [21] сугерише постојање механизма независног од функције СЛФН13 против вируса грипа.

8.3. Улоге СЛФН14 током вирусне инфекције

Антивирусне функције су такође пријављене за СЛФН14, а експресија је повећана инфекцијом грипом А [19]. Смањење СЛФН14 ограничило је повећање ИП-10, главног ИСГ-а, након инфекције грипом. Ови резултати сугеришу могући механизам помоћу којег СЛФН14 препознаје геном вирусне РНК, појачава активирајући РИГ-И посредован сигнал и инхибира репликацију грипа [19]. Међутим, неопходно је потврдити да ли СЛФН14, исто као и за хеликазе, као што су ДДКС1 или РИГ-И, заиста открива вирусни геном [114]. СЛФН14 одлаже нуклеарну транслокацију нуклеопротеина НП. Одложена нуклеарна транслокација НП може пореметити репликацију вируса нарушавањем нуклеарног транспорта вирусног рибонуклеопротеина.

Поред ефеката на РНК вирусе, СЛФН14 такође има антивирусну активност против ДНК вируса, као што је вирус варичела-зостер (ВЗВ). ВЗВ инфекција индукује експресију СЛФН14 и инхибира производњу вирусног антигена у ћелијама које прекомерно експримирају СЛФН14 [19]. Иако се претпоставља да је антивирусни механизам СЛФН14 против РНК вируса и ДНК вируса различит, за детаљнију анализу механизама потребна су додатна истраживања о претпостављеном домену хеликазе СЛФН14 и повезаности РИГ-И посредоване ИФН сигнализације. Поред тога, пошто су типови ћелија који експримирају СЛФН14 веома ограничени или је ниво експресије низак [115], остаје да се процени права функција СЛФН14 у ћелијама инфицираним вирусом.

Утврђено је да СЛФН14 има активност ендонуклеазе повезане са рибозомима и може да разгради тРНК, рРНК и иРНК [90]. Не постоји специфичност секвенце или пожељна специфичност структуре у цепању РНК, а ова ензимска активност је стриктно Мг2 плус - и Мн2 плус -зависна и АТП-независна [90]. Међутим, само Ц-терминално скраћена кратка верзија СЛФН14 показала је ензимску активност, док СЛФН14 пуне дужине није имала активност ендонуклеазе и није се везивала за рибозоме [90]. Чини се да је ова карактеристика начин да се одржи интегритет ћелијских РНК. Пошто је протеин СЛФН14 присутан на ниским нивоима у већини ћелија и јавља се у језгру, неактивно стање прекурсора слично каспази може заштитити ћелијске РНК од неспецифичне активности ендонуклеазе. Вирусне инфекције индукују експресију СЛФН14 попут оне РНазе Л [116], и она може учествовати у чишћењу укупне ћелијске РНК да би инхибирала репродукцију вируса. Међутим, и даље је потребно показати да се СЛФН14 прерађује у активни облик након инфекције или у одређеним окружењима.

8.4. Улоге СЛФН5 током вирусне инфекције

У људским ћелијама, СЛФН5, заједно са СЛФН11, је најзаступљенији протеин породице Сцхлафен [18]. СЛФН5 је нуклеарни члан породице Сцхлафен, који је повезан са пролиферацијом и диференцијацијом имуних ћелија [28,117].

Студије показују да инфекција вирусом грипа, ВНВ и риновирусом доводи до повећане експресије СЛФН5 [37,118,119]. Међутим, функција СЛФН5 против ових вируса није испитана, а за разлику од СЛФН11, експериментално је утврђено да СЛФН5 нема антивирусну активност против ХИВ инфекције [18]. Недавно истраживање СЛФН5 открило је антивирусно дејство и механизам против ХСВ-1, вируса са дволанчаним ДНК геномом [20]. У тој студији, фактори домаћина повезани са ХСВ-1 ДНК су изоловани коришћењем протеомичке технике под називом Изолација протеина на настајућој ДНК (иПОНД), која идентификује протеине који се акумулирају на новосинтетизованој ДНК [120–122]. Када се примени на инфекцију ХСВ-1 вирусима дивљег типа и мутантним вирусима, ова техника је открила да СЛФН5 пролази кроз протеазомску деградацију као резултат убрзане убиквитинације вирусним протеином ИЦП0.

ХСВ{{0}} одмах рани протеински ИЦП0 олакшава транскрипцију вирусног гена и реактивацију вируса из латенције. ИЦП0 карактерише домен убиквитин Е3 убиквитин лигазе који антагонизује одбрану домаћина кроз протеазомалну деградацију интринзичних антивирусних фактора домаћина [123,124]. Утврђено је да је ХСВ-1 ДНК повезана са неколико циљева деградације ИЦП{{10}}, за које се такође показало да инхибирају производњу вирусних гена и/или активацију антивирусних ћелијских сигнала [124 ]. Иако су претходне студије идентификовале ИЦП0 супстрате као рестриктивне факторе, механизам за сузбијање експресије вирусних гена није у потпуности схваћен. У овој недавној студији, биохемијски је потврђено да је ИЦП0 специфично убиквитинирао и разградио СЛФН5 преко протеасома [20].

Утврђено је да се директна интеракција између ИЦП{{0}} и СЛФН5 дешава преко проширеног Ц-терминалног домена СЛФН5, региона који је одсутан у СЛФН11, који није био мета за деградацију. Ц-терминални регион СЛФН5 садржи интринзично поремећен регион, што је честа карактеристика ћелијских протеина везаних вирусним факторима, као што је ИЦП0 [125]. Антивирусни ефекат СЛФН5 на ХСВ-1 је јасније примећен код мутантних вируса којима недостаје активност Е3 лигазе ИЦП0 него код вируса дивљег типа. Запажања да ХСВ-1 циља на СЛФН5 [20] и ХЦМВ на СЛФН11 [102] сугеришу да деградација посредована протеазомима може бити чешћа вирусна стратегија која се користи за антагонизацију ограничења Сцхлафена.

Предложено је да се антивирусни механизам СЛФН5 везује за вирусну ДНК и инхибира пуњење РНК полимеразе ИИ на промотере вирусних гена [20]. Додатно, доказано је да, за разлику од других Сцхлафена, не утиче на деградацију мРНК. Иако претпостављена активност хеликазе може бити механизам којим СЛФН5 потискује транскрипцију гена вирусне ДНК, мотив Валкер А хеликазе СЛФН5 не утиче на његову антивирусну функцију [20]. Чини се да СЛФН5 нема никакву специфичност ДНК секвенце. Испитивање везивања СЛФН5 за регионе тела промотера и гена није открило очигледну преференцију; међутим, постојала је приметна тенденција да се више везује за вирусну ДНК у односу на ћелијску [20]. Недавна студија структуре СЛФН5 показала је висок афинитет за дволанчану ДНК и идентификовала остатке укључене у везивање нуклеинске киселине [31]. Иако СЛФН5 везује тРНК, он не дели активност ендорибонуклеазе пријављене за друге Сцхлафенс [31]. Такође се показало да СЛФН5 има предност везивања за слободну ДНК у односу на ДНК везану за нуклеозоме [31]. Можда лакоћа приступа еухроматској вирусној ДНК у окружењу литичке инфекције може допринети селективном везивању за вирусну геномску ДНК [126].

Интеракција између СЛФН5 и вирусне ДНК је откривена и за долазне вирусне геноме и за активно реплицирајуће вирусне геноме у одељцима за репликацију вируса [20]. ПМЛ протеин домаћина, добро познати ХСВ-1 фактор рестрикције, као и ИЦП{11}} супстрат, такође приступа долазној вирусној ДНК и инхибира транскрипцију вирусног гена [127–130]. Иако су потребне даље биохемијске студије, чини се да је ИЦП{7}}посредована деградација СЛФН5 мање ефикасна од деградације ПМЛ-а [20]. Непосредно након инфекције, већина ХСВ-1 ДНК је окружена ПМЛ протеином; међутим, када је ИЦП0 изражен, ПМЛ се брзо елиминише, а вирусна ДНК је поново заробљена протеином СЛФН5 [20].

Ово сугерише да ПМЛ и СЛФН5 могу радити заједно на стварању неповољног окружења за експресију вирусних гена. Стога, улога СЛФН5 може бити друга линија одбране која подржава антивирусну функцију ПМЛ-а (Слика 3). Опажање да СЛФН5 регулише имуне одговоре и да је такође на мети ИЦП0, сугерише да он може да буде део „самочуваног“ имунолошког пута за праћење инфекције. Деградација СЛФН5 од стране ИЦП0 би стога могла да изазове активацију секундарних имуних одговора. Ова хипотеза чувара је недавно предложена за МОРЦ3, још једну мету ИЦП0 [131]. Потребне су даље студије да би се разумеле везе између СЛФН5 и других регулатора ХСВ-1 инфекције.

Недавна анализа једноћелијског транскриптома ХСВ-1 открила је да је регрутовање -катенина у одељак за репликацију вируса потребно за експресију гена ХСВ-1 [132]. Познато је да СЛФН5 инхибира миграцију и пролиферацију ћелија тако што инхибира експресију катенина [133,134], што имплицира да СЛФН5 такође може индиректно да утиче на експресију ХСВ-1 гена.

Иако СЛФН5 нема антивирусну активност против ретровируса, он има антивирусни ефекат против ХСВ-2, алфахерпесвиринае блиског ХСВ-1. Занимљиво је да су се резултати за бетахерпесвиринае ХЦМВ разликовали у зависности од стадијума инфекције [20]. У прва 24 х након инфекције, осиромашење СЛФН5 промовише експресију вирусних непосредних раних и раних транскрипата гена; међутим, ово је обрнуто у касној фази, што резултира смањеном експресијом ових вирусних гена у одсуству СЛФН5. Као резултат тога, принос репликације ХЦМВ је благо смањен у ћелијама са недостатком СЛФН5-. Једна разлика између ХСВ-1 и ХЦМВ-а је временски ток инфекције, при чему је репликација ХСВ-1 много бржа од ХЦМВ-а.

Пошто СЛФН5 инхибира СТАТ1-посредовану транскрипцију ИСГ-а [65], осиромашење СЛФН5 може довести до повећане сигнализације ИСГ-а, што смањује репликацију ХЦМВ. Заиста, обарање СЛФН5 је резултирало вишим нивоима експресије ИСГ15, који се даље повећао након инфекције ХЦМВ [20]. Као резултат тога, СЛФН5 је директно укључен у смањење ране експресије вирусних гена и чини се да има изражен ефекат на ХСВ-1 у каснијим фазама. Други ДНК вирус, аденовирус, није био под утицајем СЛФН5, а вирусна инфекција није резултирала деградацијом протеина СЛФН5 [20]. Заједно, ови подаци указују на специфичност антивирусне активности у породици протеина Сцхлафен, слично ономе што је примећено за друге породице фактора ограничења домаћина.

9. Закључци и будуће перспективе

Континуирано и дубинско истраживање породице Сцхлафен постигло је значајан напредак у разјашњавању улоге Сцхлафен протеина последњих година. Тренутне студије су показале да протеини Сцхлафен играју кључну улогу у регулисању и имунолошког одговора и ћелијског циклуса. Неки од ових протеина су повезани са осетљивошћу на лечење тумора и резистенцијом на лекове [13–15,135]; тако, биолошка функција протеина породице Сцхлафен у туморским ћелијама пружа нове методе и идеје за откривање и лечење тумора. Поред тога, протеини Сцхлафен показују релативно широк инхибиторни ефекат на ретровирусе преко РНК модулације да би инхибирали транслацију. Шлафен протеини су такође индиректно умешани у вирусну инфекцију путем интерферонске сигнализације. Откриће механизма за директну инхибицију експресије вирусних гена путем везивања СЛФН5 за вирусну ДНК у језгру је истакло потенцијалну разноликост у антивирусним механизмима породице Сцхлафен.

Бројни досадашњи налази показују да породица Сцхлафен има улогу у различитим ћелијским одговорима, укључујући развој имуних ћелија и интринзични/урођени имунитет. Ова породица протеина је, несумњиво, важна мета за лечење рака, као и за истраживање разумевања и превенције вирусних инфекција. Међутим, функционалне студије о Сцхлафен протеинима су још увек у повоју, а многа важна питања остају да се реше. Иако породица Сцхлафен дели неколико сличних домена, они показују функционалне разлике. Ове разлике имплицирају да чланови породице Сцхлафен придају специфичност својим антивирусним активностима, наглашавајући важност проучавања структурних својстава и функционалних механизама.

На срећу, утврђене су структуре за пацовски Слфн13 [24] и хумани СЛФН5 [31], што даје увид у текуће студије протеина породице Сцхлафен. Штавише, морају се превазићи ограничења експеримената на животињама за клиничку примену. Породица Сцхлафен је показала брзу еволуциону тенденцију код неколико глодара, а степен очуваности између гена глодара и човека Сцхлафен није висок. На пример, СЛФН5 и СЛФН11 су најзаступљенији и веома проучавани у различитим ћелијама, али сличност између мишева и људи СЛФН5 је само 59 процената заснована на идентитету секвенце аминокиселина, а код мишева нема ортолога СЛФН11. СЛФН5 и СЛФН14 су једини ортолози који деле мишеви и људи (слика 1). Стога постоји потреба за развојем нове платформе, као што су органоидни модели, који могу заменити студије ин виво.

С обзиром на различите функције протеина породице Сцхлафен, очекује се да различити везујући протеини партнера у ћелији играју улогу у њиховој регулацији. Иако није објављен ниједан извештај о резултатима глобалног протеомског приступа интерактому, од кључне је важности да се открије и проучи улога везујућих партнера као фактора који разликују функцију и регулацију интрацелуларне активности протеина породице Сцхлафен. Проучавање повезаности између нивоа експресије Сцхлафена и прогнозе рака може се применити на истраживање тумора посредовано вирусом или лечење коришћењем вирусних вектора. Упркос њиховом имену, поље Шлафен је далеко од успаваног. Текуће студије ће пружити важан увид у биологију вируса и тумора и предложиће начине да се њихове јединствене активности могу искористити за терапеутске примене.

Доприноси аутора:

Концептуализација, ЕТК и МДВ; писање—припрема оригиналног нацрта, ЕТК; писање—преглед и уређивање, МДВ; визуелизација, ЕТК Сви аутори су прочитали и сагласни са објављеном верзијом рукописа.

Финансирање:

Овај рад је подржан од стране Програма основних научних истраживања преко Националне истраживачке фондације Кореје (НРФ) коју финансира Министарство образовања (2021Р1А2Ц1010313). МДВ је делимично подржан грантовима Националног института за здравље (АИ115104 и НС082240) и средствима Дечије болнице у Филаделфији.

Признања:

Захваљујемо Јое Дибасу на његовим коментарима на рукопис.

Сукоби интереса:

Аутори изјављују да нема сукоба интереса.

Референце

1. Сцхварз, ДА; Катаиама, ЦД; Хедрицк, СМ Сцхлафен, нова породица гена за регулацију раста који утичу на развој тимоцита. Имунитет 1998, 9, 657–668. [ЦроссРеф]

2. Гесерицк, П.; Каисер, Ф.; Клемм, У.; Кауфманн, СХЕ; Зеррахн, Ј. Модулација развоја Т ћелија и активација од стране нових чланова породице Сцхлафен (слфн) гена који садрже мотив сличан РНК хеликази. Инт. Иммунол. 2004, 16, 1535–1548. [ЦроссРеф] [ПубМед]

3. Неуманн, Б.; Зхао, Л.; Мурпхи, К.; Гонда, ТЈ Субцелуларна локализација породице протеина Сцхлафен. Биоцхем. Биопхис. Рес. Цоммун. 2008, 370, 62–66. [ЦроссРеф] [ПубМед]

4. Куанг, Ц.; Ианг, Т.; Зханг, И.; Зханг, Л.; Ву, К. Сцхлафен 1 инхибира пролиферацију и формирање цевчица ендотелних прогенитор ћелија. ПЛоС Оне 2014, 9, е109711. [ЦроссРеф] [ПубМед]

5. Бради, Г.; Богган, Л.; Бовие, А.; О'Неилл, ЛАЈ Сцхлафен{1}} изазива заустављање ћелијског циклуса инхибирањем индукције циклина Д1. Ј. Биол. Цхем. 2005, 280, 30723–30734. [ЦроссРеф]

6. Ох, П.-С.; Пател, ВБ; Сандерс, МА; Канвар, СС; Иу, И.; Наутииал, Ј.; Пател, ББ; Мајумдар, АПН Сцхлафен-3 смањује експресију маркера матичних ћелија рака и аутокрину/јукстакрину сигнализацију у ћелијама рака дебелог црева отпорним на ФОЛФОКС. Сам. Ј. Пхисиол. Гастроинтест. Ливер Пхисиол. 2011, 301, Г347–Г355. [ЦроссРеф]

7. Пател, ВБ; Иу, И.; Дас, ЈК; Пател, ББ; Мајумдар, АПН Сцхлафен-3: Нови регулатор цревне диференцијације. Биоцхем. Биопхис. Рес. Цоммун. 2009, 388, 752–756. [ЦроссРеф]

8. Сассано, А.; Мавромматис, Е.; Арслан, АД; Кроцзинска, Б.; Беауцхамп, ЕМ; Кхуон, С.; Цхев, Т.-Л.; Греен, КЈ; Мунсхи, ХГ; Верма, АК; ет ал. Хумани Сцхлафен 5 (СЛФН5) је регулатор покретљивости и инвазивности ћелија карцинома бубрежних ћелија. Мол. Ћелија. Биол. 2015, 35, 2684–2698. [ЦроссРеф]

9. Ал-Марсоумми, С.; Вомхоф-ДеКреи, Е.; Бассон, МД Сцхлафен12 Смањује агресивност троструког негативног рака дојке кроз пост-транскрипциону регулацију ЗЕБ1 која покреће диференцијацију матичних ћелија. Ћелија. Пхисиол. Биоцхем. 2019, 53, 999–1014. [ЦроссРеф]

10. Ал-Марсоумми, С.; Пацелла, Ј.; Доцктер, К.; Содерберг, М.; Сингхал, СК; Вомхоф-Декреи, ЕЕ; Бассон, МД Сцхлафен 12 је прогностички повољан и смањује Ц-Миц и пролиферацију код аденокарцинома плућа, али не и код карцинома сквамозних ћелија плућа. Ракови 2020, 12, 2738. [ЦроссРеф]

11. Цомпанони Наполес, О.; Тсао, АЦ; Санз-Анкуела, ЈМ; Сала, Н.; Бонет, Ц.; Пардо, МЛ; Динг, Л.; Симо, О.; Сакуи-Салцес, М.; Бланцо, ВП; ет ал. Експресија СЦХЛАФЕН 5 корелира са интестиналном метаплазијом која напредује до рака желуца. Ј. Гастроентерол. 2016, 52, 39–49. [ЦроссРеф] [ПубМед]

12. Зополи, Г.; Регаираз, М.; Лео, Е.; Реинхолд, ВЦ; Варма, С.; Баллестреро, А.; Доросхов, ЈХ; Поммиер, И. Претпостављена ДНК/РНА хеликаза Сцхлафен-11 (СЛФН11) сензибилизира ћелије рака на агенсе који оштећују ДНК. Проц. Натл. Акад. Сци. САД 2012, 109, 15030–15035. [ЦроссРеф] [ПубМед]

13. Тиан, Л.; Сонг, С.; Лиу, Кс.; Ванг, И.; Ксу, Кс.; Ху, И.; Ксу, Ј. Сцхлафен-11 сензибилизира ћелије колоректалног карцинома на иринотекан. Антиканцер. Дрога 2014, 25, 1175–1181. [ЦроссРеф] [ПубМед]

14. Ногалес, В.; Реинхолд, ВЦ; Варма, С.; Мартинез-Кардус, А.; Моутинхо, Ц.; Моран, С.; Хеин, Х.; Себио, А.; Барнадас, А.; Поммиер, И.; ет ал. Епигенетска инактивација наводне ДНК/РНА хеликазе СЛФН11 код рака код људи даје отпорност на лекове платине. Онцотаргет 2015, 7, 3084–3097. [ЦроссРеф] [ПубМед]

15. Стјуарт, Калифорнија; Тонг, П.; Царднелл, РЈ; Сен, Т.; Ли, Л.; геј, ЦМ; Масрорпоур, Ф.; Фан, И.; Бара, РО; Фенг, И.; ет ал. Динамичке варијације у прелазу епитела у мезенхим (ЕМТ), АТМ и СЛФН11 утичу на одговор на ПАРП инхибиторе и цисплатин код карцинома плућа малих ћелија. Онцотаргет 2017, 8, 28575–28587. [ЦроссРеф] [ПубМед]

16. Схее, К.; Веллс, ЈД; Јианг, А.; Миллер, ТВ Интегрисана експресија гена за пан-канцер и анализа осетљивости на лек открива СЛФН11 мРНА као чврсти туморски биомаркер који предвиђа осетљивост на хемотерапију која оштећује ДНК. ПЛоС Оне 2019, 14, е0224267. [ЦроссРеф]

17. Винклер, Ц.; Јерменија, Ј.; Јонес, ГН; Тобалина, Л.; Сале, МЈ; Петреус, Т.; Баирд, Т.; Серра, В.; Ванг, АТ; Лау, А.; ет ал. СЛФН11 информише о стандарду неге и новим третманима у широком спектру модела рака. Бр. Ј. Цанцер 2021, 124, 951–962. [ЦроссРеф]

18. Ли, М.; Као, Е.; Гао, Кс.; Сандиг, Х.; Лиммер, К.; Павон-Етернод, М.; Јонес, ТЕ; Ландри, С.; Пан, Т.; Веитзман, МД; ет ал. Инхибиција синтезе ХИВ протеина хуманим шлафеном заснована на употреби кодона 11. Натуре 2012, 491, 125–128. [ЦроссРеф]

19. Сеонг, Р.-К.; Сео, С.; Ким, Ј.-А.; Флетцхер, СЈ; Морган, НВ; Кумар, М.; Цхои, И.-К.; Шин, ОС Сцхлафен 14 (СЛФН14) је нови антивирусни фактор укључен у контролу репликације вируса. Имунобиологи 2017, 222, 979–988. [ЦроссРеф]

20. Ким, ЕТ; Дибас, ЈМ; Кулеј, К.; Реиес, ЕД; Прице, АМ; Акхтар, ЛН; Орр, А.; Гарциа, БА; Боутелл, Ц.; Веитзман, МД Компаративна протеомика идентификује Сцхлафен 5 (СЛФН5) као рестрикцијски фактор вируса херпес симплекса који потискује транскрипцију вируса. Нат. Мицробиол. 2021, 6, 234–245. [ЦроссРеф]

For more information:1950477648nn@gmail.com