Homólogos virais de Bcl-2: cachorro velho com novos truques

As mitocôndrias são mais conhecidas como geradores de energia da célula, mas seu papel se estende muito além do metabolismo. Eles são hubs centrais para sinalização de estresse e defesa antiviral. Uma de suas principais funções na infecção é servir como uma plataforma para os Mavs de proteínas (proteína de sinalização antiviral mitocondrial), que reside na membrana mitocondrial externa e ativa a produção de interferon. Isso faz com que o jogador central da mitocôndria na luta celular contra a infecção viral, e não surpreendentemente, alvos frequentes de manipulação viral.

Em nosso estudo recente publicado em Microbiologia da naturezadescobrimos como o herpesvírus associado ao sarcoma (KSHV) associado ao sarcoma, um herpesvírus causador de câncer, coopta a arquitetura mitocondrial para evitar a detecção imune no estágio tardio de seu ciclo de vida. Essa mudança arquitetônica acaba sendo essencial para a morfogênese bem -sucedida do virion. O jogador inesperado nesse processo é o VBCL-2, um homólogo viral da proteína Bcl-2 humana. O VBCL-2 tem sido reconhecido por sua capacidade de bloquear apoptose e autofagia, prolongando a sobrevivência das células hospedeiras durante a infecção. No entanto, ao estudar o KSHV em seu contexto genômico nativo, observamos que a exclusão de VBCL-2 bloqueou completamente a infecção produtiva. Surpreendentemente, substituí-lo por uma forma mutante que não possuía atividades anti-apoptóticas e anti-autofágicas resgatou totalmente a replicação viral. Isso apontou para um papel anteriormente desconhecido do VBCL-2-One não relacionado às suas funções canônicas.

Para explorar isso, realizamos uma tela de dois híbridos de levedura para identificar proteínas hospedeiras que se ligam ao VBCL-2. Descobrimos uma interação forte e específica com o NM23-H2, um membro da família de difosfato de nucleosídeo (NDPK). Os NDPKs catalisam as reações de troca de fosfato que mantêm swimming pools celulares de trifosfatos de nucleosídeo como GTP. Embora essa atividade seja compartilhada em toda a família, o NM23-H2 se destacou por sua capacidade de promover o carregamento GTP de GTPases seletivas. Notavelmente, descobrimos que o NM23-H2 associado ao VBCL-2 pode ativar O DRP1, uma GTPase relacionada à dinamina que impulsiona a fissão mitocondrial. Isso nos intrigou porque observamos que as mitocôndrias fragmentadas são menos capazes de organizar sinalização de MAVs e, portanto, menos capazes de ativar as respostas de interferon. Especificamente, descobrimos que o VBCL-2 se liga diretamente ao NM23-H2, o recruta para as mitocôndrias e aumenta sua atividade, levando a uma ativação DRP1 aprimorada e fissão mitocondrial. É importante ressaltar que essa remodelação estrutural não é incidental. É uma reformulação coordenada de mitocôndrias, acionada por vírus, que interrompe a sinalização imunológica e cria condições propícias à maturação do virion.

Quando o VBCL-2 está ausente, ou quando a interação entre VBCL-2 e NM23-H2 é interrompida, as mitocôndrias permanecem sem fragmentação, o MAVS forma agregados de ativação imunológica e a resposta do interferon é robustamente engajada. Como resultado, o vírus barra durante a montagem do capsídeo, falha em sair do núcleo e os virions infecciosos não são produzidos. Também identificamos dois genes estimulados por interferon, Trim22 e Mxbesse ato a jusante dessa resposta para restringir o transporte do capsídeo viral. Esses genes foram fortemente regulados na ausência de VBCl-2, e silenciando-os restaurados a saída do capsídeo e o rendimento do virion. Esses achados destacam o significado da imunidade inata em estágio avançado-e revelam como a própria estrutura mitocondrial influencia esses pontos de verificação.

Para explorar implicações terapêuticas, executamos uma tela de alto rendimento de mais de 60.000 compostos para inibidores que bloqueiam a interação VBCL-2-NM23-H2. Identificamos um composto de chumbo, VBNI-1, que interrompe seletivamente essa interface sem afetar as superfícies tradicionais de ligação tradicionais do VBCL-2. Tratamento com Integridade mitocondrial preservada do VBNI-1, a sinalização de MAVs restaurada e reduziu acentuadamente a produção de virion KSHV. Vale a pena notar que os inibidores tradicionais de Bcl-2 têm como alvo o sulco de ligação ao BH3, o que não period essencial para a replicação do KSHV. Em vez disso, o VBNI-1 atinge uma superfície completamente diferente no VBCL-2, uma necessária para essa função mitocondrial recém-encontrada.

Este trabalho reformula nossa visão das proteínas Bcl-2 virais. Em vez de simplesmente manter vivo as células infectadas, o VBCL-2 evoluiu uma função adicional: reprogramar a arquitetura mitocondrial para suprimir a imunidade e apoiar as etapas finais da produção viral. Ele expande o repertório funcional da família Bcl-2 e coloca a dinâmica mitocondrial no coração do conflito de vírus-hospedeiros. Além disso, essa estratégia pode não ser exclusiva do KSHV. Outros herpesvírus, incluindo o vírus Epstein-Barr e o rhadinovírus rhadinovírus, codificam homólogos de Bcl-2 e podem explorar mecanismos semelhantes. Nesse caso, o direcionamento da remodelação mitocondrial orientada a vírus pode representar uma estratégia antiviral mais ampla.

O que começou como uma pergunta simples – “O que mais o VBCL-2 faz? ” – nos levou a descobrir um intrincado mecanismo viral que conecta o metabolismo, a imunidade e a dinâmica de organelas. Também reforçou um princípio mais amplo: a arquitetura celular não é passiva. É um campo de batalha altamente regulamentado – e vírus, sempre adaptativo, sabe exatamente como explorá -lo.

Escrito por Qing Zhu (cientista da equipe, o Wistar Institute) e Chengyu Liang (Professor, o Instituto Wistar)