ビメンチンは SARS-CoV-2 感染の重要な共受容体です

最近の アイサイエンス ジャーナルの研究によると、細胞表面のビメンチンは、重症急性呼吸器症候群コロナウイルス 2 (SARS-CoV-2) が宿主細胞に侵入して感染を促進するための共受容体として機能することが報告されています。 したがって、ビメンチンを標的とすることは、コロナウイルス病 2019 (COVID-19) を予防するための独自の戦略を提供する可能性があります。

勉強： ビメンチンは、上皮細胞における SARS-COV-2 の重要な ACE2 共受容体です。 画像クレジット: Design_Cells / Shutterstock.com

バックグラウンド

SARS-CoV-2 の出現と急速な拡大は、世界の健康と経済に大きな影響を与えています。 2022 年 11 月 2 日の時点で、SARS-CoV-2 は世界中で 6 億 3,600 万人以上に感染し、659 万人以上の命を奪っています。

一本鎖エンベロープ リボ核酸 (RNA) ウイルスである SARS-CoV-2 の宿主細胞への侵入は、その感染性と疾患の病因の重要な要因です。 この目的のために、SARS-CoV-2 は主にスパイクタンパク質内の受容体結合ドメイン (RBD) に依存して、ウイルス付着のために細胞表面アンギオテンシン変換酵素 2 (ACE2) 受容体に結合します。 これにより、ウイルスはエンドソームに入り、宿主-リソソーム膜と融合します。

COVID-19 は主に呼吸器症状を引き起こしますが、ACE2 は気道全体でまばらに発現しています。 これは、追加の補因子がスパイクタンパク質と宿主受容体の相互作用を補い、有効にする可能性があることを示唆しています。

ビメンチンは、線維芽細胞、内皮細胞、マクロファージ、メラノサイト、シュワン細胞、およびリンパ球を含むさまざまなタイプの内部および表面に発現する III 型中間径フィラメント細胞骨格タンパク質です。 最近では、ビメンチンが SARS-CoV-2 スパイクタンパク質と相互作用するように見えることが研究者によって報告されています。

研究について

現在の研究では、研究者は、Vero E6、ヒト結腸上皮細胞 (Caco-2)、およびヒト肺胞基底上皮細胞 (A549) を含むさまざまな上皮細胞株を使用して、ACE2、TMPRSS288、およびビメンチンの発現を決定しました。 . 次のステップで、研究者らは、Vero E6、Caco-2、および A549 細胞におけるビメンチンと ACE2 の発現レベルが、SARS-CoV-2 の細胞への侵入に関連しているかどうかを評価しました。

研究者らはまた、ウイルス感染が細胞表面のビメンチン発現を変化させるかどうかも調べました。 SARS-CoV-2感染後のウェスタンブロット分析を使用して、細胞上清中のビメンチンをSARS-CoV-2との共局在について評価しました。

ビメンチンは、結合してビメンチン凝集を引き起こすステロイド性ラクトンであるウィザフェリン A (WFA) で 30 分間細胞を前処理することにより、ウイルス感染を阻害する能力についても評価されました。 試験管内で. 定量的ポリメラーゼ連鎖反応 (qPCR) アッセイは、ビメンチン凝集を定量化するために使用されましたが、免疫蛍光および共焦点顕微鏡は、このプロセスの可視化を提供しました。

調査結果

上皮細胞は、さまざまな量のビメンチンと ACE2 を発現することがわかりました。 たとえば、Vero E6 細胞は、Caco-2 および A549 細胞と比較して、より高いレベルの ACE2 を発現しました。 逆に、Vero E6 細胞と Caco-2 細胞の両方が同様のレベルの TMPRSS2 を発現し、A549 細胞におけるこの細胞表面タンパク質の発現よりも有意に高かった。

ビメンチンは、Vero E6 および A549 細胞と比較して、Caco-2 細胞で非常に低いレベルで発現しました。 特に、Vero E6細胞は、A549細胞と比較してより高いレベルのビメンチン発現を示しました。 しかし、ビメンチンの細胞表面発現はA549細胞で最も高かった。

SARS-CoV-2 の感染後、Vero E6 レベルでのウイルスの取り込みは、10 分から 2 時間の間に最大でした。 SARS-CoV-2 の取り込みは Caco-2 細胞でも 10 分間で同様に高かったが、これらのレベルは 2 時間経過しても上昇しなかった。 SARS-CoV-2の取り込みは、A549細胞でははるかに少なかった.

まとめると、これらの発見は、細胞表面でのビメンチンの発現が、他の上皮細胞株と比較して、Vero E6 細胞における SARS-CoV-2 の取り込みの増加を促進する可能性があることを示唆しています。 Vero E6細胞におけるSARS-CoV-2感染のさらなる分析により、2分30分後に細胞表面でビメンチン発現が増加することが明らかになりました。

一方、感染していないVero E6細胞ではビメンチンとACE2の間に相互作用はなく、ビメンチンがSARS-CoV-2感染の共受容体として機能する可能性があることを示しています。

Vero E6細胞におけるSARS-CoV-2感染前のWFAによる前処理は、細胞内のウイルス複製に有意な影響を与えませんでした。 これらの発見は、ビメンチンが SARS-CoV-2 細胞感染を促進するものの、細胞内でのウイルス複製には必須ではないことを示しています。

それにもかかわらず、WFAによる前処理はSARS-CoV-2感染細胞の細胞死を減少させ、したがってビメンチンの阻害がウイルス誘発細胞死の可能性を減少させる可能性があることを示唆しています. さらに、抗ビメンチンによる前処理は、インターロイキン 6 (IL-6) の発現を 15 倍、CCL5 および CSCL10 の発現を 10 倍減少させた。 SARS-CoV-2 感染。

特に、これらの実験がSARS-CoV-2 Omicronバリアントで繰り返された場合、同様の結果が観察されました。 したがって、Omicron スパイクタンパク質内の変異は、感染中の SARS-CoV-2 とビメンチン間の相互作用に影響を与えないようです。