Spôsobuje expresia spike proteínu SARS-nCoV-2 stres endoplazmatického retikula a reguláciu hladín intracelulárnej chemokínovej mRNA?
Substack, Jessica Rose, 4. januára 2023
Spike SARS-nCoV to robí.... takže predpokladám, že odpoveď je "ÁNO".
Dnes ráno ma Walter Chestnut upozornil na článok uverejnený v roku 2007 v časopise Journal of Virology s názvom "The coronavirus spike protein induces endoplasmic reticulum stress and upregulation of intracellular chemokine mRNA concentrations". (1) (Spike proteín koronavírusu vyvoláva stres v endoplazmatickom retikule a zvýšenie hladiny intracelulárnej chemokínovej mRNA). V tomto článku autori dokazujú indukciu stresu endoplazmatického retikula (ER) a transkripciu mRNA Cxcl2 počas infekcie in vitro, konkrétne prostredníctvom expresie proteínu spike. Pri svojich experimentoch použili myší koronavírus (vírus myšej hepatitídy (MHV)) a ľudský vírus SARS-CoV, pretože v tom čase boli hlavnými modelmi koronavírusovej infekcie.
Cxcl2 je myšia verzia ľudského interleukínu nazývaného interleukín-8 (IL-8), ktorý je veľmi dôležitý pre (skoré) imunologické reakcie. IL-8 je chemokín (chemotaktický cytokín) pre neutrofilné granulocyty, veľmi rozšírené biele krvinky, ktoré zohrávajú dôležitú úlohu ako súčasť vrodeného imunitného systému. IL-8 môže tiež spúšťať fagocytózu v makrofágoch, podieľa sa na uvoľňovaní histamínu a má mnoho ďalších dôležitých funkcií v imunitnej obrane (2,3,4,5).
Ukázali teda indukciu transkripcie tohto chemokínu pri absencii skutočnej syntézy proteínov v kombinácii so stresom ER vyvolaným hrotmi. Výsledkom týchto dvoch faktorov bolo zvýšenie intracelulárnej mRNA chemokínu a aktivácia stresových reakcií ER na uvoľnenie signálu, ktoré SARS-CoV zrejme dokáže modulovať vo svoj prospech! Vírus hepatitídy C môže spôsobiť to isté. Dôvod, prečo je to teraz pre nás všetkých dôležité, je dvojaký:
Pretože SARS-CoV a SARS-CoV-2 majú veľmi podobné proteíny hrotov, a preto by účinky mohli byť rovnaké pre SARS-CoV-2… a, pretože šablóna mRNA v injekciách proti COVIDu-19 napodobňovala šablónu, ktorá kóduje spike proteín SARS-CoV-2.
Tu je Walterov článok, ak chcete získať dobrý prehľad o možných problémoch.
Najprv potrebujeme rýchlokurz biológie.
O endoplazmatickom retikule (ER)
ER je niečo ako transportný systém eukaryotických buniek, ktorý produkuje bielkoviny. Eukaryotické organizmy sú organizmy s jadrami, t.j. eukaryotické bunky majú jadrá – väčšinou. Erytrocyty sú eukaryotické bunky, ale nemajú jadrá ani ER. Príroda, čo?
ER sa skladá z drsnej (obsadenej ribozómami) a hladkej časti. Hrubý ER sa nachádza v blízkosti jadra a plní úlohu tvorcu, triediča a transportéra proteínov (platforma pre ribozómy). Hladký ER, ktorý je trochu ďalej od jadra, plní v závislosti od typu bunky dôležitú úlohu detoxikátora, metabolizátora, zásobníka (vápnika), syntetizátora lipidov, steroidov a glykogénu. Uff, to je veľa úloh. Zdá sa, že táto ER je dôležitá. Pozrime sa na drsné a hladké ER v kontexte jadra eukaryotickej bunky na obrázku 1.
Obr. 1: Jadro a ER eukaryotickej bunky
Tu môžete vidieť susedstvo ER s jadrom tejto "bunky". Malé tmavomodré samčeky, ktoré zdobia vonkajšiu stranu hrubého ER (na cytozolovej strane), sú ribozómy. Všetci už viete, že ribozómy sú syntézou bielkovín v bunkách. (Prekladom pomocou transferových RNA (tRNA) premieňajú messengerovú RNA (mRNA) na proteíny). Bielkoviny, ktorých miesto určenia je mimo bunky (napr. chemokíny), a bielkoviny, ktorých miesto určenia je v bunkovej membráne (napr. kúsky molekulárnych transportérov viazané na membránu), sa zo "svojho" ribozómu transportujú do hrubého ER, kde sa ribozóm pristaví a vloží bielkovinu do lúmenu hrubého ER (6). Tu sa uskutočňuje skutočné magické skladanie bielkovín.
Obr. 2: Snímka prenosu sekrečného proteínu a ribozómu do membrány hrubého ER z videa Elizabeth Wrightovej "Syntéza sekrečného proteínu"
Všetkým odporúčam pozrieť si video Elizabeth Wrightovej o syntéze sekrečného proteínu – proteínu, ktorého účel leží mimo bunky.
Génový templát mRNA, ktorý pochádza z jadra, putuje cez jadrové póry do cytoplazmatických ribozómov na syntézu bielkovín, ako je znázornené na obr._1. Ak je proteín kódovaný touto mRNA, sekrečný proteín, je spolu s ribozómom transportovaný do hrubého ER, kde sa proteín umiestni do hrubého lúmenu ER, kde sa zloží a dostane konečný lesk potrebný na funkciu. Skladanie bielkovín je spontánny proces riadený silami a väzbami, ktorý závisí od mnohých faktorov, ako je koncentrácia soli, pH a teplota. Prostredie pre skladanie musí byť termodynamicky priaznivé, aby skladanie bolo spontánnou reakciou, a toto priaznivé prostredie je podporované v hrubom ER. Drsný ER tiež pripravuje proteíny na vstup do rôznych biochemických prostredí, s ktorými sa stretnú, tým, že ich stabilizuje v biochemickom prostredí, ktoré je viac oxidačné ako iné prostredia, napríklad cytoplazma.
(Dúfajme, že správne) zložené proteíny sa nakoniec presunú do lúmenu hladkého ER, kde sa podrobia ďalším úpravám pre ich funkčnosť.
Len na okraj, myslím si, že ER je niečo ako črevo bunky: 1. je uzavreté voči cytozolu – oddelené fosfolipidovou dvojvrstvou, ktorá vytvára špeciálny priestor v ER nazývaný cisterna alebo lúmen, a 2. je to veľmi zložená štruktúra, ktorá zväčšuje povrch. Ich funkcie sú veľmi odlišné, ale štruktúry sú rovnaké. Teda aspoň pre mňa.
Golgiho aparát sa nachádza v blízkosti hladkého ER. Jeho úlohou je prijímať proteíny z lúmenu hladkého ER, vykonávať konečné úpravy proteínov a vytvárať sekrečné vezikuly, ktoré ich pomocou signálnych peptidov a siete tubulov transportujú na príslušné miesto určenia. Tieto signálne peptidy sú markery, ktoré označujú konečné miesto určenia proteínu, ktoré môže byť vo vnútri alebo mimo bunky.
Obrázok 3: Vnútro eukaryotickej bunky
#/media/File:Endomembrane_system_diagram_en.svg){kind=link}
Bol to môj pokus opísať normálnu cestu mRNA odvodenej od DNA cestou potrebnou na to, aby sekrečný proteín vytvoril správne zložený funkčný sekrečný proteín.
Spike proteín však nie je endogénny proteín a jeho kódovací materiál sa nenachádza v našom genóme. Ako to teda funguje?
Považuje sa spike proteín za sekrečný proteín? Rozhodne by som povedala, že áno.
Spike proteíny začínajú svoju cestu v bunke ako messengerová RNA (mRNA). MRNA kódujúca spike proteín SARS-CoV-2 sa prenáša z nosnej molekuly lipidovej nanočastice (LNP) do cytoplazmy bunky. Táto mRNA nakoniec nájde ribozóm a ten vykoná svoju prácu pri syntéze spike proteínu. MRNA bola kodónovo optimalizovaná na optimálnu expresiu proteínu u ľudí, takže by mala byť silná expresia proteínu. Tieto proteíny sú potom transportované do hrubého ER na ďalšiu syntézu a modifikáciu. V tomto bode sekrečnej dráhy sa chceme zastaviť, hoci proteíny by sa v skutočnosti mali presunúť do hladkého ER a potom do Golgiho aparátu na exocytózu. Je dôležité zastaviť sa na tomto mieste a zaoberať sa tým, čo autori v článku zistili.
Musíme sa pozrieť na to, čo sa nazýva Unfolded Protein Response (UPR – Reakcia na nezložené bielkoviny) (7). Odporúčam pozrieť si nasledujúce video. Je to trochu strašidelné, ako sa tu TGA používa ako analógia, ale nech je to tak.
Keď sa v ER hromadia rozložené alebo nesprávne zložené proteíny, ER sa dostáva do stresu. Predstavte si, že by ste po zjedení príliš veľkého množstva burritos dostali plyny. Burritos sú nesprávne zložené bielkoviny a stresová reakcia je váš prd – UPR je spôsob, ako zmierniť tlak a obnoviť rovnováhu. Alebo zabite bunku. Reakcia na stres ER zahŕňa zapnutie degradácie proteínov asociovaných s ER (ERAD) s cieľom zničiť nesprávne zložené proteíny (8) a zapnutie UPR s cieľom inhibovať transláciu a zabrániť ďalšiemu hromadeniu nezložených proteínov. Veľkou výhodou niektorých vírusov je, že dokážu modulovať reakcie UPR vo svoj prospech. Malí zákerníci. Zdá sa, že SARS-CoV by mohol byť jedným z týchto vírusov.
UPR je dôležitý biologický proces, ktorého nesprávna funkcia je spojená s mnohými chorobami, ako je Parkinsonova choroba a cukrovka. Funguje tak, že monitoruje proteíny v ER a zabezpečuje, aby boli správne zložené a aby sa nehromadili nesprávne zložené proteíny. Podieľajú sa na tom transmembránové senzory ER, ako napríklad Ire1 (9). UPR sa spustí, keď tieto senzory zistia, že v rámci stresovej reakcie ER sa vytvára príliš veľa nesprávne zložených proteínov. Konečným produktom môže byť obnovenie homeostázy v bunke sprostredkované UPR alebo, ak sa veci naozaj pokazia, zničenie bunky prostredníctvom apoptózy. Skvelé je, že niektoré vírusy môžu pomôcť pri rozhodovaní o živote a smrti. Šikovné, však?
Predtým, ako budem pokračovať, chcem objasniť, že existuje rozdiel medzi vírusmi ako celkami a vírusovými proteínmi, ako je napríklad proteín hrotu koronavírusov. Experimenty uvedené v tejto práci sa uskutočnili aj v súvislosti s vírusmi – MHV a SARS-CoV. Prítomnosť vírusu (infekcia bunky) môže viesť k stresu ER v dôsledku akumulácie vírusových glykoproteínov a možného nesprávneho skladania (a akumulácie) týchto proteínov v lúmene ER.
Autori pri svojich experimentoch zistili, že proteín spike ovplyvňuje ER veľmi špecifickým spôsobom. Okrem toho, že SARS-CoV spúšťa stres ER a reakcie UPR, zistilo sa, že moduluje reakciu UPR, t.j. reguluje špecifické gény UPR.
V tejto štúdii sme ukázali, že spike proteín MHV, podobne ako proteín SARS-CoV, vyvoláva stres ER. Infekcia MHV viedla k rozsiahlej expresii markerov reakcie na rozložené proteíny (UPR), ako sú Herpud1 a XBP1s, zatiaľ čo infekcia vírusom SARS-CoV regulovala len obmedzený počet génov UPR.
Tento rozdiel sa môže zdať jemný, ale je to skutočne dôležitý rozlišovací znak SARS-CoV, a preto by mohol byť aj rozlišovacím znakom SARS-CoV-2. Zistilo sa tiež, že preťaženie vírusovými glykoproteínmi spúšťa mechanizmy vrodenej imunitnej odpovede, ako už bolo spomenuté. To má obrovský potenciál aj pre patológiu.
Uvedené údaje po prvýkrát naznačujú, že preťaženie ER vírusovými glykoproteínmi môže okrem predtým opísaných senzorov vrodeného imunitného systému sprostredkovať aj indukciu vrodených imunitných reakcií, ako je transkripčná aktivácia chemokínových génov. Okrem toho naše údaje ukazujú, že v produktívne infikovaných bunkách prispieva CoV indukovaný translačný útlm k vyhýbaniu sa vírusu potenciálne škodlivým proteínom hostiteľa, ako sú chemokíny.
Takto preukázali veľmi výrazné účinky spojené s proteínom hrotu pre SARS-CoV, čo naznačuje patológie súvisiace s ochoreniami spojenými s nesprávnym skladaním proteínov a dysreguláciou imunitného systému. To má vplyv aj na rakovinu.
Viac o tomto čoskoro, keď sa dozviem viac o génoch UPR, ktoré sú regulované SARS.
preklad: Takumi Azadi –> https://tinyurl.com/yxxk3y9a
preklady nájdete "pod jednou strechou" tu: https://t.me/watchdog
1 Versteeg GA, van de Nes PS, Bredenbeek PJ, Spaan WJ. The coronavirus spike protein induces endoplasmic reticulum stress and upregulation of intracellular chemokine mRNA concentrations. J Virol. 2007 Oct;81(20):10981-90. doi: 10.1128/JVI.01033-07. Epub 2007 Aug 1. PMID: 17670839; PMCID: PMC2045536.
2 Möller A, Lippert U, Lessmann D, Kolde G, Hamann K, Welker P, Schadendorf D, Rosenbach T, Luger T, Czarnetzki BM. Human mast cells produce IL-8. J Immunol. 1993 Sep 15;151(6):3261-6. PMID: 8376778.
3 Bernhard S, Hug S, Stratmann A, E, P, Erber M, Vidoni L, Knapp C, L, Thomaß B, D, Fauler M, Nilsson B, Nilsson Ekdahl K, Föhr K, Braun C, K, Wohlgemuth L, Huber-Lang M, Messerer D, A, C: Interleukin 8 Elicits Rapid Physiological Changes in Neutrophils That Are Altered by Inflammatory Conditions. J Innate Immun 2021;13:225-241. doi: 10.1159/000514885.
4 Bickel M. The role of interleukin-8 in inflammation and mechanisms of regulation. J Periodontol. 1993 May;64(5 Suppl):456-60. PMID: 8315568.
5 Cesta Maria Candida, Zippoli Mara, Marsiglia Carolina, Gavioli Elizabeth Marie, Mantelli Flavio, Allegretti Marcello, Balk Robert A. The Role of Interleukin-8 in Lung Inflammation and Injury: Implications for the Management of COVID-19 and Hyperinflammatory Acute Respiratory Distress Syndrome. Frontiers in Pharmacology. Volume 12. 2022. doi:10.3389/fphar.2021.808797.
6 Other proteins like ones who have intracellular destinies, like for mitochondria or nuclear use, are made fully in the cytoplasm.
7 Schröder M, Kaufman RJ. The mammalian unfolded protein response. Annu Rev Biochem. 2005;74:739-89. doi: 10.1146/annurev.biochem.73.011303.074134. PMID: 15952902.
8 https://en.wikipedia.org/wiki/HERPUD1
9 Chen Y, Brandizzi F. IRE1: ER stress sensor and cell fate executor. Trends Cell Biol. 2013 Nov;23(11):547-55. doi: 10.1016/j.tcb.2013.06.005. Epub 2013 Jul 21. PMID: 23880584; PMCID: PMC3818365.