Белок PLSCR1 — важный фактор защиты от коронавирусной инфекции

Клеточный иммунитет играет важную роль в борьбе с инфекциями у бактерий, растений и животных. Во время пандемии COVID-19 больше внимания уделялось изучению антител к коронавирусу, чем клеточному иммунитету. Между тем установлено, что Т-клетки распознают вакцины против SARS-CoV-2 и новых вариантов вируса с последующим выделением интерферона гамма (IFNγ), который активирует клеточный иммунитет. Повышенная продукция IFNγ связана с эффективной защитой от COVID-19 у молодых людей и детей, в то время как генетические нарушения, влияющие на передачу сигналов с помощью IFNγ, бывают связаны с тяжелым течением заболевания. Исследователи из США обнаружили новый белок, индуцируемый IFNγ и важный для защиты от SARS-CoV-2.

Вначале они подтвердили, что IFNγ второго типа способствует борьбе с SARS-CoV-2: клетки гепатомы заражали SARS-CoV-2 и затем обрабатывали рекомбинантным человеческим IFNγ, что приводило к ингибированию вируса. Ингибирования не происходило, если с помощью CRISPR-Cas9 в клетках удаляли ген сигнальной молекулы STAT1, необходимый для интерферон-индуцируемой экспрессии генов.

Чтобы обнаружить IFNγ-индуцируемые противовирусные белки, авторы провели параллельный полногеномный анализ потери функции (parallel genome-wide loss-of-function) на клетках гепатомы, а также на эпителиальных клетках легкого человека, экспрессирующих рецептор АСЕ2 — «главный вход» для коронавируса. Клетки трансдуцировали плазмидами, кодирующими гидовые РНК, из библиотеки GeCKO v2.0. После их стойкой интеграции клетки заражали вирусом SARS-CoV-2, экспрессирующим флюоресцентную метку, в присутствии IFNγ или без него. По уровню флюоресценции клетки разделяли на две группы, в которых затем с помощью секвенирования оценивали частоты гидовых RNA. (Те, которые преобладают в активно флуоресцирующих клетках, очевидно, таргетируют важные для защиты гены.)

Помимо генов сигнального пути IFNγ и его мишеней, в числе ключевых оказался ген фосфолипидной скрамблазы 1 (PLSCR1). Этот фермент вызывает быстрое неспецифическое перемещение фосфолипидов между внутренним и внешним листком плазматической мембраны. Показано участие фосфолипидной скрамблазы 1 в различных механизмах иммунитета, включая интерфероновый противовирусный ответ. Среди клеток гепатомы, в которых аллели PLSCR1 были повреждены, процент инфицированных возрастал многократно. Авторы подчеркивают, что экспрессия PLSCR1 активируется в верхних дыхательных путях людей, инфицированных SARS-CoV-2, а также индуцируется IFNγ как в эпителии трахеи человека, так и во многих клеточных линиях.

Белок PLSCR1 успешно защищал клетки от псевдовирусов, имитирующих не только «уханьский штамм», но и дельту и омикрон — варианты с большей трансмиссивностью и способностью уклоняться от иммунитета. Гиперэкспрессия в клетках гепатомы других IFN-стимулированных генов такого защитного эффекта не давала. При отключении же гена PLSCR1 поражаемость вирусами значительно возрастала. Комплементация с помощью кДНК PLSCR1 обращала эти эффекты вспять; интересно, что аналогичным образом действовали ортологи PLSCR1 от подковоносых летучих мышей и домовых мышей. А человеческий PLSCR1, в свою очередь, ингибировал инфекции бета-коронавирусами грызунов и рукокрылых, что говорит об эволюционной консервативности этого белка.

Исследователи обнаружили, что PLSCR1 нарушает как эндосомальный путь, опосредованный ACE2, так и TMPRSS2-зависимый путь. Этапы эндосомального пути — это связывание вирусного S-белка с АСЕ2, образование и транспорт содержащей вирус везикулы, расщепление S-белка и слияние вирусной мембраны с мембраной везикулы (эндосомы). Согласно модели, предложенной авторами, фосфолипидная скрамблаза 1 блокирует слияние вирусной мембраны с цитоплазматической по TMPRSS2-зависимому пути и слияние вирусной мембраны с эндосомой — в случае эндосомального пути; в любом случае предотвращается выход вирусной РНК в цитозоль (рис. 4k в статье). За блокаду отвечает конкретный участок (С-концевой домен бета-цилиндра) белка PLSCR1, и, по-видимому, антивирусная активность не связана со скрамблазной.

Таким образом, фосфолипидная скрамблаза 1 — новый, ранее не изученный фактор клеточного иммунитета, участвующий в борьбе с коронавирусной инфекцией. Есть данные в пользу того, что PLSCR1 принимает участие и в ответе на другие вирусы.

Найдена связь заражения коронавирусом с циркадными часами