Een unieke samenwerking tussen twee laboratoria van het UT Southwestern Medical Center – een laboratorium dat bacteriën bestudeert en een ander dat virussen bestudeert – heeft twee immuuneiwitten geïdentificeerd die van cruciaal belang lijken te zijn voor het bestrijden van infecties. De bevindingen, gepubliceerd in PLOS Pathogens , zou kunnen leiden tot nieuwe strategieën voor de behandeling van microbiële infecties en zelfs kanker, aldus de auteurs.

"Door te bestuderen hoe bacteriële eiwitten de virale replicatie kunnen bevorderen, hebben we nieuwe factoren ontdekt die de virusreplicatie blokkeren in organismen variërend van motten tot mensen", zegt Don Gammon, Ph.D., universitair docent microbiologie aan de UT Southwestern.

Dr. Gammon leidde het onderzoek samen met Neal Alto, Ph.D., hoogleraar microbiologie en lid van het Harold C. Simmons Comprehensive Cancer Center bij UTSW, en eerste auteur Aaron Embry, B.A.Sc., een afgestudeerde student-onderzoeker die werd begeleid in het Gammon Lab en het Alto Lab.

Het laboratorium van Dr. Gammon gebruikt moleculen die bekend staan ​​als immuunontduikingseiwitten, geproduceerd door virussen. Het bestuderen van deze eiwitten, die delen van het immuunsysteem uitschakelen zodat virussen zich in cellen kunnen vermenigvuldigen, kan licht werpen op de manier waarop het immuunsysteem zich richt op virale infecties.

Net als virussen vermenigvuldigen sommige bacteriën zich ook in de cellen van andere organismen met behulp van eiwitten die bekend staan ​​als effectoren, waarvan er vele de immuunreacties dwarsbomen, legde Dr. Alto uit. Het identificeren van bacteriële effectoreiwitten is een van de aandachtspunten van zijn laboratorium.

Drs. Gammon en Alto redeneerden dat ze, door hun expertise te combineren, immuunmechanismen zouden kunnen identificeren die organismen gebruiken om zowel bacteriële als virale infecties aan te pakken.

Ze gebruikten een genetische techniek om mottencellen ertoe aan te zetten individueel 210 bacteriële effectoren te produceren die gezamenlijk worden geproduceerd door zeven verschillende bacteriële pathogenen. Vervolgens testten ze het vermogen van deze veranderde cellen om replicatie door vier soorten arbovirussen mogelijk te maken, die elk jaar verantwoordelijk zijn voor miljoenen menselijke infecties.

Hoewel arbovirussen doorgaans worden overgedragen door bloedzuigende insecten, zoals muggen, kunnen ze zich doorgaans niet vermenigvuldigen in mottencellen.

Met behulp van deze methode identificeerden de onderzoekers zes effectoren die het mogelijk maakten dat alle vier de arbovirussen zich in mottencellen konden vermenigvuldigen. Hoewel elk van de vier arbovirussen zich enigszins in menselijke cellen kon vermenigvuldigen, stimuleerde het genetisch veranderen van menselijke cellen om deze effectoren te produceren de virale reproductie aanzienlijk.

Het uitkiezen van slechts één van deze effectoren – een eiwit genaamd IpaH4 geïsoleerd uit een mensinfecterende bacterie genaamd Shigella flexneri – toonde in verdere experimenten aan dat dit eiwit verhinderde dat cellulaire immuunmechanismen de virale replicatie tegenwerkten door twee eiwitten af ​​te breken, genaamd SHOC2 en PSMC1, die dat niet hadden gedaan. eerder in verband gebracht met antimicrobiële immuniteit.

Omdat zowel motten- als menselijke cellen deze eiwitten produceren, zegt Dr. Alto, lijken ze vroeg in de evolutie te zijn ontstaan ​​in een voorouder die beide organismen gemeen hebben. Deze eiwitten spelen dus waarschijnlijk een brede rol in de aangeboren immuniteit van veel organismen in het dierenrijk.

Toekomstig onderzoek naar hoe SHOC2 en PSMC1 binnen het immuunsysteem werken, zou kunnen leiden tot nieuwe ontwerpen voor antibacteriële en antivirale geneesmiddelen, zei Dr. Gammon. Het zou ook de weg kunnen vrijmaken voor nieuwe therapieën om andere ziekten, waaronder kanker, te behandelen, voegde hij eraan toe.

Net als mottencellen, die van nature resistent zijn tegen de replicatie van sommige virussen, belemmeren bepaalde soorten kankercellen ook de virale reproductie, waardoor effectief gebruik van een kankerbehandeling, bekend als oncolytische therapie, wordt voorkomen, waarbij virale infecties worden gebruikt om kankercellen te doden.

De onderzoekers zijn van plan verder te onderzoeken hoe het IpaH4-eiwit en enkele andere bacteriële effectoren de antimicrobiële immuniteit beïnvloeden.

Meer informatie: Aaron Embry et al., Het exploiteren van bacteriële effectoreiwitten om evolutionair geconserveerde antivirale gastheermachines bloot te leggen, PLOS Pathogenen (2024). DOI:10.1371/journal.ppat.1012010

Journaalinformatie: PLoS-pathogenen

Geleverd door UT Southwestern Medical Center