Estudio de la participación del sistema ubiquitina-proteasoma durante el ciclo replicativo del virus chikungunya

Resumen

El virus chikungunya (CHIKV) es un arbovirus de la familia de los alfavirus causante enfermedad febril acompañada de síntomas como rash cutáneo, poliartralgia, y mialgia.A pesar que el virus fue aislado por primera vez en la década de los 60, los periodos inter-epidémicos de más de 10 años y su contención en el continente Africano y Asiático por varias décadas contribuyó a que la investigación en este virus hasta antes de 2005, haya sido escasa y a que hoy en día se desconozcan numerosos aspectos de su ciclo replicativo y de la patogenia causada por él. Desde el año 2000 se considera una enfermedad reemergente, que ha infectado a millones de personas alrededor del mundo convirtiéndolo en un problema de salud pública. A pesar de la recurrencia de este virus, actualmente no existen medicamentos aprobados para su tratamiento o vacunas que permitan de alguna forma disminuir los brotes. Una estrategia para encontrar nuevos antivirales es mediante la identificación de factores celulares que sean indispensables durante el ciclo de replicación viral. En este estudio se analizó la relevancia del sistema ubiquitina-proteasoma durante el ciclo de replicación de CHIKV. En esta investigación se encontró que durante la inhibición del proteasoma y de enzimas deubiquitinadoras, se redujo drásticamente la producción de nuevas partículas virales y el porcentaje de infección disminuyó, en una fase temprana de la infección, es decir en un evento post-entrada del ciclo de replicación viral. Además, el tratamiento con los inhibidores permitió establecer los eventos de la replicación viral que más se veían afectados, es decir, la síntesis de ARN viral y la traducción de proteínas virales. Por otra parte, se evidenció un cambio significativo en los perfiles de ubiquitinación durante la infección por CHIKV. Adicionalmente, mediante estudios de proteómica se identificó un aumento significativo en el número de proteínas ubiquitinadas en células infectadas, se estableció que estas proteínas están involucradas en distintas vías de señalización o del metabolismo celular, lo cual sugiere una modulación de estas proteínas durante la infección por CHIKV. Finalmente, se determinó que las proteínas estructurales y no estructurales de CHIKV son blancos de ubiquitinación. Nuestros resultados demostraron como el virus chikungunya requiere de los distintos componentes del sistema ubiquitina-proteasoma para establecer una infección productiva. Este hallazgo tiene una fuerte implicación pues se encontró un factor celular clave asociado en el ciclo de replicación viral, y como éste puede ser postulado para el desarrollo de nuevas estrategias antivirales.

Descripción

Abstract

Chikungunya virus (CHIKV) is an arbovirus that belongs to the alphavirus family that causes a febrile illness accompanied by incapacitating polyarthritis, skin rash and myalgia. Although this virus was isolated for the first time in the 1960s, the inter-epidemic periods of more than 10 years and its containment in the African and Asian continents for several decades contributed to the fact that research on this virus even before 2005 has been scarce; many aspects of its replicative cycle and pathogenesis remain unknown. Since 2000, it has been considered a re-emerging disease that has infected millions of people worldwide, therefore, it represents a continuous public health threat. Despite the re-emergence of this virus, there are no approved therapeutics or vaccines for the treatment or prevention of infections that can potentially diminish the number of outbreaks. One strategy to find new antivirals is by identifying key cellular factors that are essential for virus replication. In this study, we aimed to investigate the requirement of the ubiquitin-proteasome pathway during CHIKV replication cycle. We found that inhibition of both the proteasome and deubiquitinating enzymes induced the reduction of new infectious viral particles, and the number of infected cells was also decreased during an early, post-entry stage of the replication cycle. Furthermore, treatment with the inhibitors allowed the identification of the main replication events that were affected: Viral RNA synthesis and viral protein translation. During the course of CHIKV infection, significant changes in ubiquitinated proteins were observed. Quantitative proteomic analyses revealed a substantial increase of ubiquitinated proteins in infected cells, these proteins are involved in signaling pathways or play a role in cellular metabolism, this suggested that CHIKV might modulate the function of these proteins during infection. Also, CHIKV structural and non-structural proteins are targets of ubiquitination. Our findings demonstrated how chikungunya virus requires all the components of the ubiquitin-proteasome system to establish a productive infection. This particular finding has a potential implication as it provided a better understanding of key cellular factors involved in the replication cycle of this virus, and it highlights how the ubiquitin-proteasome system can be proposed as a potential therapeutic target for the development of new antivirals.

Palabras clave

Virus chikungunya, Proteasoma, Ubiquitinación, Enzimas deubiquitinadoras, Infección

Keywords

Chikungunya virus, Proteasome, Ubiquitination, Deubiquitinating enzymes, Infection

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