نقش یک پروتئین در ابتلا به کروناویروس

به گزارش ایسنا، ابتلا به "کروناویروس سندروم حاد تنفسی ۲"(SARS-CoV-2) که به بروز بیماری همه‌گیر کووید-۱۹ منجر شده است، می‌تواند نشانه‌های بالینی گوناگونی را ایجاد کند؛ از بیماری بدون علامت و خفیف گرفته تا پیامدهای بحرانی و حتی کشنده. بیماری‌زایی کووید-۱۹ مستقیما با تخریب سلول‌های اپیتلیال ریه مرتبط است که می‌تواند به دلیل اثرات سیتوپاتیک ویروسی و همچنین، آسیب‌شناسی ایمنی باشد.

بررسی پژوهشگران "دانشگاه کالیفرنیا، برکلی"(UC Berkeley) که پیشتر روی افرادی انجام شد که بر اثر ابتلا به کووید-۱۹ جان باختند، سه نشانه از عفونت بحرانی ناشی از کروناویروس را گزارش کرد که ترومبوز شدید ریه، آسیب وسیع آلوئولی، و بدشکلی پنوموسیت‌ها را شامل می‌شد. مورد آخر که در اثر همجوشی سلولی ایجاد می‌شود، در ماکاک‌های آلوده به کروناویروس و عفونت‌های آزمایشگاهی نیز گزارش شده است. بنابراین، همجوشی سلولی، نقش مهمی در بیماری‌زایی کروناویروس بر عهده دارد.

پروتئین خوشه‌ای کروناویروس، مسئول ایجاد همجوشی سلولی است. پروتئین خوشه‌ای پس از جدا شدن، به گیرنده "آنزیم ۲ مبدل آنژیوتانسین"(ACE2) که روی سطح سلول قرار دارد، می‌پیوندد تا غشای ویروسی را با غشای پلاسمایی سلول میزبان ادغام کند. پس از آن، آران‌ای ویروس برای تکثیر شدن، در سیتوپلاسم سلول میزبان آزاد می‌شود.

کروناویروس از مکانیسم‌های متعددی برای سرکوب کردن تولید "اینترفرون‌ها"(IFNs) در مراحل ابتدایی عفونت استفاده می‌کند. چندین پژوهش نشان داده‌اند که ابتلا به کروناویروس، به تولید مقادیر کمی از اینترفرون‌های نوع یک و مقادیر بالایی از سیتوکین‌های التهابی منجر می‌شود. این در حالی است که برخی دیگر نشان داده‌اند که ابتلا به کروناویروس می‌تواند به تولید مقادیر زیادی از اینترفرون‌ نیز منجر شود. این نتایج نشان می‌دهند به‌ رغم اینکه ویروس از مسیرهای ایمنی ذاتی خاصی فرار می‌کند، سلول‌ها می‌توانند ابتلا به کروناویروس را حس کنند و به ایجاد پاسخ اینترفرون‌ بیانجامند.

افراد آلوده به کروناویروس می‌توانند از محافظت توسط اینترفرون‌ها، به ویژه اینترفرون‌های نوع یک و سه بهره‌مند شوند. با وجود این، تولید بلندمدت اینترفرون‌ها می‌تواند به اختلال در بازسازی سلول‌های اپیتلیال ریه منجر شود.
تولید اینترفرون‌های نوع یک و سه با شناسایی الگوهای مولکولی مرتبط با پاتوژن و توسط "گیرنده‌های شناسایی الگو"(PRRs) القا می‌شود. کروناویروس به عنوان یک ویروس آر.ان‌.ای، توسط حسگرهای آر.ان‌.ای ویروسی در سلول‌های آلوده شناسایی می‌شود.

این پژوهش بررسی می‌کند که چگونه فعالسازی پروتئین "cGAS" و محرک "STING" می‌تواند پاسخ اینترفرون‌ نوع یک را در برابر ابتلا به کروناویروس القا کند.این پژوهش شامل سنجش‌های همجوشی سلولی به واسطه پروتئین خوشه‌ای بود که در آن سلول‌های مورد نظر روی سلول‌های اهداکننده بارگذاری شدند. پس از آن، همجوشی سلولی به واسطه پروتئین خوشه‌ای و تولید اینترفرون‌ با استفاده از عوامل بازدارنده مانند "RVKR" یا "BaflA1" مهار شد.

توالی‌یابی با استفاده از آر.ان‌.ای ویروسی و سپس بررسی داده‌های آن و تحلیل واکنش زنجیره‌ای پلیمراز بی‌درنگ"(RT-qPCR) انجام شد. این پژوهش نشان داد که کاهش cGAS یا STING، به کاهش بیان اینترفرون‌ و همچنین فسفوریلاسیون اینترفرون‌ سه و STING می‌انجامد. علاوه بر این، فعال‌سازی cGAS-STING، به برش پروتئین خوشه‌ای بستگی داشت و در جهش‌های پروتئین خوشه‌ای که برش در آنها امکانپذیر نیست، رخ نداد.
آمیختگی سلول به سلول، به افزایش بیان ۴۲۹ ژن و کاهش بیان ۳۸۲ ژن منجر شد. بیشتر ژن‌های افزایش‌یافته، با پیری سلولی و پاسخ‌ به آسیب DNA مرتبط بودند. علاوه بر این، حضور ریزهسته‌ها در سلول‌های همجوشی ناشی از پروتئین خوشه‌ای مشاهده شد اما در سلول‌های همجوشی که پروتئین‌های خوشه‌ای جهش یافته را بیان می‌کنند، مشاهده نشد.

این نکته قابل توجه است که cGAS در ریزهسته‌ سلول‌ها، با فعال شدن اینترفرون‌ سه همراه بود. بیان پروتئین خوشه‌ای در سلول‌های آلوده، با استفاده از "VSV-SARS-CoV-2" که حامل پروتئین خوشه‌ای کروناویروس بود، تأیید شد. علاوه بر این، فعال شدن cGAS و آسیب DNA طی روند ابتلا به VSV-SARS-CoV-2 مشاهده شد.پژوهش کنونی روی هم رفته نشان می‌دهد که ابتلا به کروناویروس، به دلیل تشکیل ریزهسته‌ها در سلول آلوده، به فعال شدن cGAS و STING منجر می‌شود. هم cGAS و هم STING می‌توانند اینترفرون‌ها و سیتوکین‌ها را فعال کنند که در نهایت با آسیب رساندن به سلول‌های اپیتلیال ریه، شدت بیماری را افزایش می‌دهد.این پژوهش، در مجله "Science Signaling" به چاپ رسید.