Вирус Зика вызывает микроцефалию у плода через взаимодействие с белком хозяина ANKLE2
Исследователи из США задались вопросом, почему при внутриутробном заражении вирусом Зика развивается микроцефалия. Для этого они изучили механизм репликации ортофлавивирусов. После заражения белок вируса Зика NS4A взаимодействует с белком организма-хозяина ANKLE2, образуя особые клеточные структуры, в которых вирус скрывается и реплицируется. В то же время ANKLE2 очень важен для развития мозга. Многие другие вирусы взаимодействуют с ANKLE2, но не могут преодолеть плацентарный барьер, поэтому не вызывают микроцефалию.

У взрослых инфекция вирусом Зика обычно проходит легко; очень редко развивается синдром Гийена — Барре (аутоиммунная реакция против собственной периферической нервной системы). Но при заражении во время внутриутробного развития вирус очень опасен. В наиболее тяжелых случаях у плода развивается микроцефалия — состояние, при котором размер головы и мозга значительно меньше нормы при рождении, что сопровождается задержками развития, умственной отсталостью и предрасположенностью к судорогам.
Исследователи из США искали молекулярные причины развития микроцефалии. Для этого они изучали взаимодействия белков вируса Зика и хозяина. Ранее эта же группа обнаружила взаимодействие между неструктурным белком вируса Зика NS4A и белком организма-хозяина ANKLE2. ANKLE2 служит своеобразным каркасом, который облегчает взаимодействия между киназами, фосфатазами и их субстратами. Он располагается в эндоплазматическом ретикулуме и на внутренней ядерной мембране, где опосредует взаимодействие с белками BANF1, VRK1 и PP2A при разборке ядерной мембраны во время деления клетки. У людей мутации в ANKLE2 вызывают врожденную микроцефалию. У дрозофил аналогичные мутации в Ankle2 связаны с уменьшением размера мозга и дефектами в нейробластах личинок. Эти состояния корректируются экспрессией человеческого ANKLE2. Все это позволяет предположить, что ANKLE2 человека и Ankle2 мушек функционально консервативны и участвуют в развитии мозга. Трансгенная экспрессия NS4A вируса Зика также вызывает микроцефалию у мушек in vivo зависимым от ANKLE2 образом.
В новой работе авторы изучили, какую роль играет ANKLE2 в репликации вируса Зика. Чтобы узнать, где располагается ANKLE2 при заражении клетки, они создали линию клеток HEK293T, которые экспрессируют белок ANKLE2, меченый FLAG. В качестве контроля они взяли клетки, меченые GFP-FLAG. Чтобы различать локализацию в клетке белка ANKLE2 и других членов этого семейства, они также создали линию, экспрессирующую белок ANKLE1 с меткой FLAG. Ученые инфицировали эти клетки тремя штаммами вируса Зика (PLCal, MR766 и PRVABC59) и обнаружили, что ANKLE2 концентрируется в местах накопления белка NS4A после инфекции. Локализация GFP и ANKLE1 после заражения вирусом не изменялась.
Вирус Зика плохо реплицировался в HEK293T, поэтому далее авторы использовали клеточную линию Huh7, полученную из гепатокарциномы человека. Эти клетки легко инфицируются вирусом Зика in vitro, а печень — место репликации вируса in vivo. Нокдаун ANKLE2 подавлял репликацию вируса Зика, хотя и не полностью. Нокаут ANKLE2 в клетках Huh7 еще сильнее подавлял вирусную репликацию. При этом ученые не обнаружили изменений экспрессии белков PPP2R1A (субъединицы комплекса PP2A) и VRK1, которые взаимодействуют с ANKLE2.
ANKLE2 экспрессируется в различных тканях на всем протяжении развития организма. Чтобы установить, является ли роль ANKLE2 при инфекции вирусом Зика тканеспецифичной, ученые протестировали другие клеточные линии. Вирус реплицируется в развивающемся мозге и плаценте, поэтому они взяли клетки нейробластомы SK-N-SH и плацентарной хориокарциномы JEG-3 и получили сходные результаты.
Ортофлавивирусы создают органеллы для собственной репликации путем значительных перестроек мембраны эндоплазматического ретикулума. Эти органеллы ускоряют репликацию вируса и маскируют его дцРНК от обнаружения. Авторы проанализировали структуру эндоплазматического ретикулума и органелл репликации в клетках с нокаутом ANKLE2 и контрольной линии с помощью трансмиссионной электронной микроскопии. В инфицированных вирусом Зика клетках с нокаутом органеллы репликации образовались только в одной клетке из 38 проанализированных, в контрольных — в 12 из 34.
Чтобы проверить, участвует ли ANKLE2 в репликации вируса Зика у разных хозяев, ученые подавили экспрессию его ортолога в клетках комаров Aedes aegypti. Титр вируса снижался. Это подтвердило гипотезу, что ANKLE2 является фактором репликации, консервативным для разных хозяев. Исследователи проследили роль белка ANKLE2 в репликации других ортофлавивирусов, переносимых комарами: вирусов денге, лихорадки Западного Нила, желтой лихорадки и японского энцефалита. Взаимодействие между белками NS4A и ANKLE2 сохранялось. Однако роль ANKLE2 в репликации проявлялась в разной степени: от существенной для вируса денге до незначительной для вируса лихорадки Западного Нила.
Таким образом, авторы показали новую функцию белка ANKLE2 — участие в репликации ортофлавивирусов. Нарушения нейроразвития, в том числе микроцефалия, вызываемые взаимодействием вирусного белка NS4A и белка организма-хозяина ANKLE2, возникают из общего механизма их репликации. Но вирус Зика может проникать через гематоэнцефалический барьер, а многие другие ортофлавивирусы — нет. Как пояснила Прия Шах, доцент Калифорнийского университета в Дейвисе и последний автор статьи: «Это тот случай, когда вирус Зика оказывается не в том месте и не в то время».
Вакцина против желтой лихорадки вызывает Т-клеточный ответ, защищающий от вируса
Источники:
Adam T. Fishburn, et al. Microcephaly protein ANKLE2 promotes Zika virus replication // mBio (2025). Published 13 January 2025. DOI: 10.1128/mbio.02683-24
Цитата по пресс-релизу.