Вариантите на SARS-CoV-2 не се развиват, за да избягат от имунитета, медииран от Т клетки

В скорошно проучване, публикувано на bioRxiv* сървър за препринт, изследователите са демонстрирали, че вариантите на тежък остър респираторен синдром на коронавирус 2 (SARS-CoV-2) не се развиват допълнително, за да избегнат медиирания от Т клетки имунитет.

Проучване: Вариантите на SARS-CoV-2 не се развиват, за да насърчат по-нататъшното избягване на разпознаването на MHC-I. Кредит на изображението: NIAID

Проучванията показват, че мутациите в гена на SARS-CoV-2 отворена рамка за четене 8 (ORF8) играят ключова роля в модулирането на неговата патогенеза и адаптацията на гостоприемника чрез регулиране на нивата на основния комплекс d на хистосъвместимост клас I (MHC-I) и интерферон- стимулирани (ISG) гени. По-специално, протеинът ORF8 индуцира автофагично разграждане на MHC-I и придава резистентност към наблюдение на цитотоксични Т-лимфоцити (CTL). Сега, по време на ранната фаза на пандемията от коронавирусна болест 2019 (COVID-19), проучванията идентифицираха бързата еволюция на гена ORF8 на SARS-CoV-2.

Няколко уникални мутации в гена ORF8 са идентифицирани в опасни варианти на SARS-CoV-2 (VOC); обаче, нито един не повишава способността на ORF8 да потиска експресията на MHC-I. MHC-I-медиирана антигенна презентация е от решаващо значение за активиране на CTL диференциация 8 (CD8+), която убива инфектирани с вирус клетки. Впоследствие изследователите предположиха, че VOC и неговият ORF8 ген са еволюирали допълнително, за да арестуват MHC-I чрез избягване на медиирания от паметта CD8+ Т-клетъчен имунитет, установен от предишна инфекция или ваксинация.

Относно проучването

В настоящото проучване изследователите са заразили клетките на Calu-3 с варианти на SARS-CoV-2 и родовия щам (USA-WA1), за да изследват нивата на транскрипция на MHC-I гените, които се различават за всеки вариант на SARS-CoV-2 . Те също така извършиха подравняване на множество последователности на протеинови последователности ORF8 от варианти на SARS-CoV-2, за да наблюдават несинонимни мутации.

В допълнение, изследователите са изследвали разпространението на мутациите във вариантите на SARS-CoV-2, за което са изтеглили 3059 данни за геномна последователност на SARS-CoV-2 от базата данни на инициативата Глобални данни за инфлуенца по птиците (GISAID). Екипът също така конструира шест ORF8 мутанта от варианти на SARS-CoV-2, за да наблюдава специфичния за варианта ефект върху нивата на повърхностна експресия на MHC-I на заразените клетки.

Накрая изследователите направиха на живо експерименти, в които те са заразили мишки C57BL/6J интраназално с адаптиран към мишка (MA) щам SARS-CoV-2, за да анализират нивата на експресия на белодробни епителни клетки на MHC-I два дни след инфекцията.

Резултати от проучването

В съответствие с предишни доклади, щамът USA-WA1 значително понижава регулирането на човешки левкоцитен антиген (HLA)-A, B и C. По подобен начин, COV алфа и бета показват подобно намаляване на експресията на рибонуклеинова киселина (mRNA) HLA-A, B и C като щама USA-WA1.

Открити са единични мутации в ORF8 гена на SARS-CoV-2 варианти (A) Показан е пропорцията на мутантите в ORF8 гените на вариантите на SARS-CoV-2.  Посочените аминокиселинни позиции са избрани въз основа на резултатите от подреждането на множество последователности, извършено на Фиг.S1.  Броят на анализираните последователности за всяка линия е посочен над всяка графика.  (B) Честота на аминокиселини в обогатени позиции за мутанти във всеки вариант.  Аминокиселините, показани в сиво, съответстват на WT.  (C) Схематична диаграма на ORF8 протеини от варианти на SARS-CoV-2.  (D и E) HEK293T клетки бяха трансфектирани с плазмиди, кодиращи C-терминално маркирани SARS-CoV ORF8a/b, SARS-CoV-2 ORF8 WT или SARS-CoV-2 ORF8 варианти.  Четиридесет и осем часа след трансфекцията, клетките бяха събрани и анализирани за експресия на клетъчна повърхност на HLA-ABC.  Данните са представени като необработени MFI (D) или като съотношение на MFI в Flag+ клетки към Flag-клетки, нормализирани към SARS-CoV ORF8a стойност (E) (n=3).  Данните са средни ± sd Данните са представителни за три независими експеримента.  ***, стр< 0,001

Открити са единични мутации в ORF8 гена на SARS-CoV-2 варианти (A) Показан е пропорцията на мутантите в ORF8 гените на вариантите на SARS-CoV-2. Посочените аминокиселинни позиции се избират въз основа на резултатите от подреждането на множество последователности, извършено на Фиг.S1. Броят на анализираните последователности за всяка линия е посочен над всяка графика. (B) Честота на аминокиселини в обогатени позиции за мутанти във всеки вариант. Аминокиселините, показани в сиво, съответстват на WT. (C) Схематична диаграма на ORF8 протеини от варианти на SARS-CoV-2. (D и E) HEK293T клетки бяха трансфектирани с плазмиди, кодиращи C-терминално маркирани SARS-CoV ORF8a/b, SARS-CoV-2 ORF8 WT или SARS-CoV-2 ORF8 варианти. Четиридесет и осем часа след трансфекцията, клетките бяха събрани и анализирани за експресия на клетъчна повърхност на HLA-ABC. Данните са представени като необработени MFI (D) или като съотношение на MFI в Flag+ клетки към Flag-клетки, нормализирани към SARS-CoV ORF8a стойност (E) (n=3). Данните са средни ± sd Данните са представителни за три независими експеримента. ***, р<0,001

Обратно, вариантите Iota и Gamma показват по-слаба регулация надолу и съответно регулиране на HLA клас I. Като цяло, по-голямата част от вариантите на SARS-CoV-2 имат намалена HLA транскрипция точно като наследствения вирус. Това повдига възможността много ISG-индуцирани пътища на обработка и представяне на MHC-I да са отслабени в клетки, заразени с гама и B.1.429.

По отношение на мутациите, авторите наблюдават седем несинонимни мутации и две делеции в 10-те изследвани варианта на SARS-CoV-2. Освен това те идентифицираха преждевременен стоп кодон в аминокиселинна позиция Q27 на Alpha VOC, който съкрати дължината на ORF8 полипептида и вероятно промени неговата функционалност. Въпреки това, мутациите на R52I и Y73C надолу по веригата не повлияват протеина Alpha ORF8.

С изключение на Alpha и Omicron, всички други COV на SARS-CoV-2, включително Beta, Gamma и Delta, съдържат мутации или делеции в протеина ORF8. Въпреки че нито една от тези мутации не е запазена сред различни линии, интересните варианти на SARS-CoV-2, Epsilon и Iota, показват съответно V100L и T11I мутации.

Освен това авторите откриват няколко уникални мутации, специфични за родословието. Например, мутацията ORF8 L84S, идентифицирана в SARS-CoV-2 клад S, е уникална и не се наблюдава в нито един друг вариант. Много мутации, открити чрез анализи на множество последователности, обикновено са широко разпространени в пропорции, вариращи от 12,5 до 100%. Тези резултати показват, че специфичните за линията мутации са придобити независимо по време на еволюцията на SARS-CoV-2 и че мутациите в определена аминокиселина са изключителни за една линия. За разлика от вируса на грип А, SARS-CoV-2 напълно спря индукцията на MHC-I в заразените клетки жив.

заключение

Предполага се, че SARS-CoV-2, подобно на много други вируси, е развил начини за избягване на ефективно MHC-I-медиирано представяне на антиген на CD8+ Т клетки, тъй като те играят жизненоважна роля в имунния отговор.

След като проучиха дали вариантите на SARS-CoV-2 изключват системата гостоприемник на MHC-I, авторите установиха, че това не е така, способността за намаляване на експресията на MHC-I остава непроменена през цялото време на еволюцията на ЛОС. Обратно, SARS-CoV-2 COV са еволюирали, за да ограничат отговора на интерферон тип I на гостоприемника. Поради това е много вероятно родовият щам на SARS-CoV-2 да е напълно оптимизиран, за да избегне медиирания от CD8+ Т клетки имунитет и да не е изпитвал никакъв еволюционен натиск за по-нататъшно оптимизиране на своята стратегия за избягване на имунитета.

Това откритие също повдигна възможността SARS-CoV-2 да използва множество излишни механизми за потискане на експресията на MHC-I, за да осигури избягване на унищожаването на CTL. Освен това, за разлика от грип А или вируса на Epstein-Barr, той променя праймирането на CD8+ Т лимфоцитите.

Взети заедно, данните от проучването демонстрират способността на SARS-CoV-2 да избягва мощно MHC-I-медиирано представяне на антиген на CD8+ Т клетки и ролята на ORF8 в неговата репликация и ефективното предаване.

*Важно съобщение

bioRxiv публикува предварителни научни доклади, които не са рецензирани от партньори и следователно не трябва да се считат за убедителни, да насочват клиничната практика/поведения, свързани със здравето, или да се третират като установена информация.

.

Add Comment