במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת PLOS ביולוגיה, חוקרים בצרפת חקרו את התפקוד התאי והתפקיד האנטי-ויראלי של SAMD9L האנושי ואת הפרלוג שלו SAMD9 (קיצור של חלבונים סטריליים 9 ו-9 דמויי מוטיב אלפא) בהגבלה של HIV-1 (קיצור של נגיף כשל חיסוני 1). הם מצאו ש-SAMD9L אנושי מגורה באינטרפרון (IFN) מעכב את נגיפי HIV-1 ופרימטים בשלבי שכפול מאוחרים, ומשפיע על תרגום ויראלי וסחר אנדוזומלי, בעוד שהפרלוג SAMD9 משפר את שכפול HIV-1.
מחקר: SAMD9L פועל כגורם אנטי-ויראלי נגד HIV-1 ולנטי-וירוס פרימטים על ידי הגבלת תרגום ויראלי ותאי. קרדיט תמונה: NIAID
רקע כללי
SAMD9 ו-SAMD9L הם גנים פרלוגים (גנים המופרדים על ידי אירוע שכפול גנים) המקודדים לחלבונים גדולים המעורבים בתהליכים תאיים קריטיים כגון חלוקת תאים, תרגום חלבונים, תגובות לחץ, אפופטוזיס וסחר אנדוזומלי. וריאנטים גנטיים של SAMD9 מקושרים ל-MIRAGE (מיאלודיספלסיה, זיהום, הגבלת גדילה, היפופלזיה של יותרת הכליה, פנוטיפים גניטליים ואנטרופתיה), בעוד וריאנטים של SAMD9L גורמות להפרעות נוירולוגיות והמטולוגיות כמו אטקסיה-פנסיטופניה ומחלה אוטו-דלקתית הקשורה ל-SAMD9L.
SAMD9 ו-SAMD9L פועלים כגורמי הגבלה עבור נגיפי אבעבועות על ידי דיכוי תרגום ויראלי. עם זאת, תפקידם בהגבלת וירוסים אחרים, כגון HIV-1, נותר ברובו בלתי נחקר. HIV-1, גורם עיקרי לתסמונת כשל חיסוני נרכש (איידס), ממשיך להוות בעיה משמעותית בבריאות הציבור. זיהוי חלבוני מארח המעכבים HIV-1 והבנת מעורבותם בתפקודים תאיים יכולים להודיע לפיתוח מטרות טיפוליות חדשות נגד זיהומים ויראליים ומחלות גנטיות. לכן, במחקר הנוכחי, החוקרים בחנו את התפקידים התאיים ואת התפקודים האנטי-ויראליים של SAMD9 ו-SAMD9L בהגבלת השכפול של HIV-1 ונגיפים מסוימים אחרים.
לגבי המחקר
SAMD9L זוהתה כמושפעת מ-CRISPR (מקבץ חזרות פלינדרום קצרות ברווחים קבועים) בהשפעתו על HIV-1 ונגיפים אחרים. ארבעה שיבוטים של HIV-1 נחקרו בתאי 293T, ותפוקת הנגיף נמדדה באמצעות תאי TZM-bl. ההשפעה של SAMD9L נבדקה עוד יותר על HIV-2, נגיפי לנטי סימיאן (SIVagm.Tan1, SIVmac), נגיף גממארטרו (MLV או נגיף לוקמיה של עכברים) ונגיפי RNA (חומצה ריבונוקלאית) MOPV (נגיף mopeia) ו-VSV (נגיף סטומטיטיס שלפוחית). חלבוני Gag כמתו עם ELISA, ו-Env ו-Gag נותחו עם Western blot. רמות RNA ויראלי ו-RNA המארח נוטרו באמצעות RT-qPCR (תגובת שרשרת של תעתוק הפוך של פולימראז). ההשפעה של SAMD9L על הבשלת Gag הוערכה עם התרופות saquinavir ו- indinavir. שכפול לנטי-ויראלי מוקדם נבדק עם HIV-1 סיבוב אחד ו-SIVmac פסאודוטיפוס עם VSVg.
ביטוי SAMD9L נבדק בתנאים בסיסיים ו-IFN-I-stimulated על פני שורות תאים ואושר בתאים ראשוניים. באמצעות shRNA (RNA קצר מסיכת שיער), SAMD9L הושתק בתאי HeLaP4P5 מגורים של IFN-I, ושכפול HIV-1 נבדק עם זנים שונים. מבנה SAMD9 ו-SAMD9L נותח באמצעות כלי ביואינפורמטיקה. ההשפעה של מוטציות (SAMD9L-E198A/D243A ו-chSAMD9L-D237A) הוערכה על HIV-1 ו-SIVagm.Tan1. ההשפעה של מוטציית רווח בתפקוד ב-SAMD9L (SAMD9L-F886Lfs*11) נבדקה על MLV ו-MOPV.
תוצאות ודיון
נמצא כי SAMD9L מעכב את תפוקת נגיף ה-HIV-1, בעוד ש-SAMD9 נמצא כמשפר אותה. נמצא כי SAMD9L מגביל מאוד זנים המועברים/מייסדים של HIV-1 באופן תלוי מינון, ללא תלות בשימוש בקורצפטור. SAMD9L גם הגבילה את HIV-2, SIVagm.Tan1 ו-SIVmac אך לא השפיעה על MLV, MOPV או VSV, מה שמצביע על השפעה אנטי-ויראלית ספציפית על נגיפי לנטי.
SAMD9L הפחית באופן משמעותי את רמות Gag בסופרנטנט ויראלי. נמצא כי SAMD9L מפחית את ביטוי החלבון Gag ו-Env, בניגוד להשפעה המשפרת של SAMD9. SAMD9 ו-SAMD9L לא השפיעו על מיני RNA של HIV-1 או על רמות ה-RNA של התא המארח, מה שמצביע על מנגנון פוסט-תעתיק. SAMD9L עיכב את Gag p55 אפילו בטיפול במעכבי פרוטאז, מה שמעיד על אפקט מוקדם. SAMD9L לא השפיע על שלבי שכפול לנטי-ויראליים מוקדמים, דבר המצביע על ספציפיות כלפי שכפול מאוחר.
תחת גירוי IFN-I, ניתן היה לזהות ביטוי אנדוגני של SAMD9L בשורות תאים שונות, מה שאישר את SAMD9L כגן מגורה באינטרפרון. נוק-דאון של SAMD9L הביא לעלייה משמעותית של פי שלושה בשכפול של HIV-1 בהשוואה לתאי בקרה. זה הראה ש-SAMD9L מגורה ב-IFN הגביל את שכפול ה-HIV-1, מה שהוכיח את הרלוונטיות התפקודית שלו כגורם אנטי-ויראלי. יתר על כן, אתר פעיל דמוי Schlafen (SLFN) בתוך SAMD9L נמצא חיוני לתפקוד האנטי-לנטי-ויראלי שלו על פני מיני יונקים.
נמצא שהשינוי ב-E198/D243 מבטל את יכולתו של SAMD9L לעכב סינתזת חלבון תאית. ממצאים אלה מדגישים את התפקיד הקריטי של האתר הפעיל דמוי SLFN בוויסות של SAMD9L של ייצור חלבון תאי ונגיף כאחד. בנוסף, ניתוח הכתם המערבי חשף את האינטראקציות הספציפיות לנגיפים של SAMD9L. בעוד שנגיפי לנטי נמצאו רגישים הן לסוג הבר והן ל-gain-of-function SAMD9L, MLV ו-MOPV הפגינו רגישות מגוונת ל-SAMD9L, מוגברת על ידי מוטציה ב-gain-of-function.
בסך הכל, המחקר זיהה את SAMD9L כגורם אנטי-ויראלי חדשני המגביל את HIV-1 ונגיפים אחרים דרך אתר ריבונוקלאז של SLFN, מה שמדגיש את תפקידו הייחודי בחסינות מולדת אנטי-ויראלית. עם זאת, המחקר לא הצליח להתייחס לרלוונטיות הפיזיולוגית של SAMD9L בצד המארח בשל חוסר היכולת להשיג נוק-אאוט של SAMD9L אנדוגני בתאי T ספציפיים, ככל הנראה עקב רעילות.
SAMD9L מגביל את ייצור החלבון ה-lentiviral. (א) הגדרה נסיונית. (בייצור ויראלי יחסי של נגיפי לנטי פרימטים מגוונים, כפי שנמדד על ידי ELISA p24 (עבור זני HIV-1) או p27 (עבור HIV-2 ו-SIVs) בסופרנטנט של תאי יצרן עם SAMD9L, מנורמל לבקרה. (ג) ניתוחי Western blot של חלבוני SAMD9L ו-HIV-1 Env ו-Gag בתאי היצרן הנגיפי ובסופרנטנט עבור 2 זני HIV-1 T/F. ניתן כימות לביטוי חלבון Env ו-Gag p55, מנורמל לסך החלבונים בשבר התא, ומתבטא כהפרש קיפול בהשוואה לבקרה (מנומול ל-1). (ד) בדומה ל-C בהקשר של כמויות הולכות וגדלות של SAMD9 ו-SAMD9L. ניתן כימות עבור ביטויי חלבון gp160 ו-Gag p24 המנורמלים ל-Tubulin ומבוטאים כהפרש קיפול בהשוואה לבקרה (מנורמלת ל-1). סטטיסטיקה: **, ערך p < 0.01; *, ערך p < 0.05; ns, p-value > 0.05.
סיכום
לסיכום, הממצאים מצביעים על יעדים טיפוליים פוטנציאליים ל-HIV-1 וזיהומים ויראליים קשורים ומרחיבים את ההגנה האנטי-ויראלית הידועה של SAMD9L מעבר לנגיפי אבעבועות. בנוסף, הממצאים מציעים תובנות לגבי מחלות גנטיות הקשורות למוטציות SAMD9L, ומודיעות וקוראות למחקרים עתידיים על ההשפעות הסלולריות והאנטי-ויראליות שלהן.
