Найдена связь заражения коронавирусом с циркадными часами

SARS-CoV-2 в первую очередь поражает дыхательную систему, однако у пациентов с COVID-19 развиваются симптомы, связанные с желудочно-кишечным трактом, сердечно-сосудистой и нервной системами. Вирус может поражать различные органоиды, в том числе состоящие из клеток альвеол, дыхательных путей легких, кишечника, мозга, хороидного сплетения, сердца, печени, поджелудочной, почек, кровеносных сосудов. До сих пор не до конца понятен механизм заражения клеток коронавирусом. В частности, неизвестно, есть ли какой-то общий фактор, воздействуя на который, можно было бы заблокировать инфекцию. Чтобы прояснить этот вопрос, в новой работе американские исследователи проанализировали изменения в транскриптоме различных типов клеток и органоидов, происходящие при заражении коронавирусом. Они идентифицировали ядерный транскрипционный фактор CIART (также известный как CHRONO, C1orf51 и GM129), вовлеченный в регуляцию циркадных часов млекопитающих.

Чтобы изучить изменения в паттернах транскрипции в различных клетках, авторы получили из индуцированных плюрипотентных клеток человека органоиды альвеол (ALO), органоиды дыхательных путей легких (AWO) и кардиомиоциты (CM), после чего заражали их коронавирусом. Через 48 часов ученые подтвердили заражение. Также они секвенировали РНК.

Экспрессия генов, ассоциированных с интерфероном I, повысилась в AWO, но не в ALO или CM. SARS-CoV-2 также повышал экспрессию генов, облегчающих инфекцию, таких как ACE2. Всего было выявлено 18 генов, экспрессия которых значительно изменилась при заражении. Авторы получили CM, нокаутные по каждому из этих генов, после чего заражали клетки коронавирусом. При нокауте CIART клетки получили наибольшую резистентность к инфекции.

Авторы создали линии индуцированных плюрипотентных клеток с устойчивым нокаутом CIART (CIART−/−), после чего дифференцировали их в CM, AWO и ALO. Они подтвердили, что дифференцированные клетки и органоиды приобретают резистентность к заражению коронавирусом. Дальнейший анализ показал, что нокаут не препятствует входу вируса в клетку. Интересно, что экспрессия CIART повышается и при заражении клеток и органоидов вирусом гриппа.

AWO дикого типа и CIART−/− заражали SARS-CoV-2, после чего секвенировали РНК единичных клеток органоида. В клетках CIART−/− было меньше прочтений, относящихся к вирусу. Авторы идентифицировали пять кластеров, включая базальные клетки, реснитчатые клетки, пролифелирующие базальные клетки и нейроэндокринные клетки. Заражению подвергались в основном реснитчатые клетки. При нокауте CIART эти клетки приобретали устойчивость к заражению.

Исследователи секвенировали РНК AWO, ALO и CM дикого типа и CIART−/−. Клетки с нокаутом и без кластеризовались отдельно как при заражении коронавирусом, так и без него. В клетках с нокаутом авторы обратили особое внимание на сигнальный путь ретиноидного X-рецептора (RXR). При нокауте CIART и заражении коронавирусом экспрессия генов этого сигнального пути снижалась. Под действием ингибиторов RXR (HX531 и PA452) коронавирус хуже заражал клетки и органоиды.

Сигнальный путь RXR регулирует метаболизм жирных кислот. В клетках CIART−/− AWO снижаются уровни экспрессии многих генов, вовлеченных в синтез жирных кислот. Экспрессия этих генов была понижена и в AWO, на которые воздействовали HX531. Также авторы показали снижение уровней самих жирных кислот. Ранние исследования уже показывали, что подавление синтеза жирных кислот может ингибировать заражение коронавирусом. Таким образом, потеря CIART снижает синтез жирных кислот, что подавляет заражение SARS-COV-2. Работа демонстрирует потенциальную связь заражения клеток коронавирусом и циркадных ритмов человека.

Связывание «кармана» коронавирусов с линолевой кислотой препятствует заражению