I ricercatori hanno scoperto come SARS-CoV-2 riprogramma il metabolismo del colesterolo, evidenziando un nuovo obiettivo per combattere gli effetti metabolici e cardiovascolari del COVID-19.
In un recente articolo di ricerca pubblicato sul server bioRxiv preprint*, i ricercatori negli Stati Uniti hanno studiato il potenziale effetto dell’infezione da SARS-CoV-2 sul metabolismo del colesterolo, concentrandosi sul ruolo della proteina virale open reading frame 3a (ORF3a).
I ricercatori hanno scoperto che SARS-CoV-2 provoca il sequestro del colesterolo nei lisosomi tramite la proteina ORF3a, che interrompe il traffico proteico e riduce i livelli di bis(monoacilglicero)fosfato (BMP) nella cellula, migliorando la sopravvivenza virale.
Sfondo
COVID-19, causata da SARS-CoV-2, interrompe il metabolismo dei lipidi, in particolare l’omeostasi del colesterolo, che può persistere durante e dopo l’infezione. Ciò è collegato alla gravità della malattia e alle complicazioni a lungo termine come la dislipidemia e le malattie cardiovascolari.
Il colesterolo è fondamentale per la funzione cellulare e viene trasportato principalmente attraverso i lisosomi, dove proteine come Niemann-Pick C1 e C2 (NPC1 e NPC2) ne facilitano il rilascio. SARS-CoV-2 potrebbe sfruttare il colesterolo della membrana plasmatica per aumentare l’infettività.
Le interruzioni nel percorso del colesterolo lisosomiale possono causare accumulo di colesterolo, compromettendo le funzioni cellulari e virus come l’Ebola sono noti per dirottare questo meccanismo. In particolare, il bis(monoacilglicero)fosfato o BMP svolge un duplice ruolo: aiuta nel trasporto del colesterolo e contribuisce all’infezione virale promuovendo la fusione virale con le membrane lisosomiali.
Nel presente studio, i ricercatori hanno studiato il potenziale impatto dell’infezione da SARS-CoV-2 sul trasporto del colesterolo nelle cellule, concentrandosi sul ruolo della proteina virale ORF3a.
Informazioni sullo studio
Sono state impiegate diverse tecniche sperimentali, tra cui la coltura di cellule A549, HeLa e Vero E6, seguita dall’infezione da SARS-CoV-2 a diverse molteplicità di infezione. L’interazione SARS-CoV-2 ORF3a-VPS39 è stata studiata utilizzando mutazioni in residui chiave (in particolare W193 e Y184, che sono stati identificati come critici per questa interazione). Immunofluorescenza, colorazione con filipina e microscopia confocale sono stati utilizzati per valutare la localizzazione del colesterolo e la dinamica vescicolare, mentre l’imaging ad alto contenuto ha quantificato le risposte specifiche delle cellule.
I livelli di colesterolo sono stati misurati utilizzando la gascromatografia-spettrometria di massa (GC-MS) e le specie lipidiche sono state analizzate tramite shotgun lipidomics.
Risultati e discussione
È stato scoperto che l’infezione da SARS-CoV-2 aumenta i punti filipin-positivi nei lisosomi delle cellule A549-hACE2 e Vero E6, indicando una distribuzione alterata del colesterolo, specialmente nei lisosomi, senza influenzare i livelli di colesterolo totale. Tra le 28 proteine virali testate, ORF3a ha mostrato il più forte aumento dei punti filipin, suggerendo un significativo sequestro del colesterolo lisosomiale.
È stato dimostrato anche che i livelli di BMP sono stati significativamente ridotti nelle cellule infette, il che probabilmente esacerba il sequestro del colesterolo lisosomiale.
Il virus potrebbe ridurre il colesterolo della membrana plasmatica per limitare le infezioni secondarie, come dimostrato dalla diminuzione dell’infezione da SARS-CoV-2 nelle cellule trattate con inibitori NPC1. Ciò supporta l’ipotesi che il virus manipoli la distribuzione del colesterolo per ottimizzare le condizioni di replicazione. È interessante notare che il virus sembra anche ridurre la propria infettività all’interno di una singola cellula, suggerendo un meccanismo di autoregolazione per prevenire il sovraccarico virale e garantire una diffusione più ampia a livello di ospite.
Schema dei percorsi che partecipano all’uscita del colesterolo lisosomiale. Nelle cellule sane, i lisosomi elaborano le lipoproteine a bassa densità (LDL) endocitate per rilasciare colesterolo libero, che viene esportato tramite i trasportatori del colesterolo Niemann-Pick C 2 (NPC2) e NPC1. NPC2 si lega anche al fosfolipide bis(monoacilglicero)fosfato (BMP) per esportare colesterolo indipendentemente da NPC1. NPC2 di nuova sintesi si associa ai recettori di smistamento mannosio-6-fosfato, come CI-MPR, nella rete trans-Golgi (TGN) e viene consegnato agli endosomi tardivi. Qui, CI-MPR viene recuperato e riciclato di nuovo al TGN con l’aiuto del complesso HOPS. Nelle cellule infette da SARS-CoV-2, ORF3a interagisce con la subunità HOPS VPS39, interrompendo il riciclaggio di CI-MPR. Ciò porta a difetti di traffico di NPC2, ovvero, localizzazione errata e aumento della secrezione. Inoltre, l’interazione ORF3a-VPS39 riduce i livelli di BMP tramite un meccanismo indefinito, con conseguente sequestro del colesterolo nei lisosomi.
Leggi anche:SARS-CoV-2 sta diventanto resistente ai farmaci antivirali
Conclusione
In conclusione, è stato chiarito un nuovo meccanismo mediante il quale il SARS-CoV-2 interrompe il metabolismo lipidico delle cellule ospiti, in particolare attraverso il sequestro del colesterolo nei lisosomi. Scoprendo l’interazione specifica tra la proteina virale ORF3a e la proteina ospite VPS39, lo studio evidenzia un ruolo critico dell’interruzione del traffico di colesterolo lisosomiale nella patogenesi del SARS-CoV-2.
Questa scoperta apre potenziali strade terapeutiche per contrastare la disregolazione lipidica nel COVID-19, contribuendo ad attenuare le conseguenze metaboliche immediate e a lungo termine della malattia, tra cui la dislipidemia e le complicazioni cardiovascolari.
Immagine Credit Public Domain.
Fonte: bioRxiv preprint*
