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May 27, 2023

Il virus della sindrome delle macchie bianche (WSSV) modula il metabolismo dei lipidi nei gamberetti bianchi

Communications Biology volume

Biologia delle comunicazioni volume 6, numero articolo: 546 (2023) Citare questo articolo

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Oltre all'effetto Warburg, che aumenta la disponibilità di energia e di elementi biosintetici nei gamberetti infetti da WSSV, il WSSV induce anche sia la lipolisi nella fase di replicazione del genoma virale (12 hpi) per fornire materiale ed energia per la replicazione del virus, sia la lipogenesi allo stadio virale tardivo (24 hpi) per completare la morfogenesi del virus fornendo particolari specie di acidi grassi a catena lunga (LCFA). Qui, mostriamo inoltre che il WSSV provoca una riduzione delle goccioline lipidiche (LD) negli emociti nella fase di replicazione del genoma virale e un aumento degli LD nei nuclei degli emociti infetti da WSSV nella fase tardiva virale. Nell'epatopancreas, la lipolisi è innescata dall'infezione da WSSV e ciò porta al rilascio di acidi grassi nell'emolinfa. L'esperimento di inibizione della β-ossidazione rivela che gli acidi grassi generati dalla lipolisi indotta da WSSV possono essere deviati nella β-ossidazione per la produzione di energia. Nella fase tardiva virale, l’infezione da WSSV porta alla lipogenesi sia nello stomaco che nell’epatopancreas, suggerendo che gli acidi grassi sono molto richiesti in questa fase per la morfogenesi del virione. I nostri risultati dimostrano che il WSSV modula il metabolismo lipidico specificamente in diverse fasi per facilitarne la replicazione.

Inducendo la riprogrammazione metabolica, le cellule tumorali sono in grado di soddisfare la loro richiesta di intermedi metabolici ed energia1,2,3. Successivamente, per facilitare la rapida crescita e proliferazione delle cellule tumorali, vengono generate biomolecole come acidi nucleici, proteine ​​e lipidi4. Una parte importante di questa riprogrammazione metabolica è il metabolismo lipidico alterato che si osserva in molti diversi tipi di cellule tumorali5,6. I lipidi sono versatili e nelle cellule tumorali possono svolgere diversi ruoli. Pertanto, ad esempio, gli acidi grassi (FA) nelle cellule tumorali possono essere utilizzati per costruire la membrana biologica durante la proliferazione delle cellule tumorali7,8. Anche gli enzimi coinvolti nell’ossidazione degli acidi grassi (FAO) sono spesso sovraespressi nelle cellule tumorali per favorire la produzione di energia e NADPH9,10. Anche la modificazione delle proteine ​​da parte delle porzioni lipidiche è associata al metabolismo del cancro11,12.

Poiché i lipidi sono fortemente coinvolti in molti processi biologici in una cellula tumorale, partecipano anche ai vari meccanismi di replicazione virale, che vanno dall'ingresso al rilascio13,14. La riprogrammazione metabolica dei lipidi è stata riscontrata in diversi virus che attivano l'effetto Warburg: l'herpesvirus del sarcoma di Kaposi (KSHV)15, il virus dell'epatite C (HCV)16 e il papillomavirus umano (HPV)17. Modificando il profilo lipidico dell'ospite, il virus della dengue (DENV) induce un'alterazione della membrana, promuovendo così la replicazione virale e proteggendo il virus dai meccanismi di difesa antivirale18. DENV utilizza anche la proteina AUP1, gocciolina lipidica, per avviare la lipofagia, che a sua volta genera fosfolipidi per facilitare la replicazione del virus19. Una proteina del tegumento del KSHV prende di mira le zattere lipidiche della membrana della cellula ospite per facilitare il rilascio di particelle virali20, mentre una proteina dell'HCV chiamata NS5A contribuisce all'aumento delle dimensioni delle goccioline lipidiche e promuove il processo di morfogenesi dell'HCV21. Nel frattempo, nei virus con involucro, è comune che i lipidi della membrana della cellula ospite si adattino all’uso come rivestimento esterno del virus22. Tutti questi esempi dimostrano come sia necessaria la modifica o l’alterazione del metabolismo lipidico da parte di un virus per facilitare la produzione delle particelle virioniche infettive.

In linea con altri virus, è stato dimostrato che un virus mortale dei gamberetti chiamato virus della sindrome dei punti bianchi (WSSV) modifica la popolazione e la composizione di varie specie di acidi grassi durante l'infezione: nella fase di replicazione del genoma virale (12 hpi), il WSSV induce lipolisi, in cui gli acidi grassi subiscono β-ossidazione per generare energia e biomolecole, mentre nella fase tardiva (24 hpi), il WSSV aumenta l'espressione dell'acido grasso sintasi (FAS) per supportare la lipogenesi, con conseguente produzione di grandi quantità di acidi grassi per la morfogenesi del virione23. Nel presente studio, indaghiamo ulteriormente i meccanismi alla base di questi cambiamenti del metabolismo lipidico nei gamberetti infetti da WSSV. Per prima cosa utilizziamo la colorazione fluorescente per studiare la localizzazione delle goccioline lipidiche negli emociti infetti in diverse fasi della replicazione del virus. Successivamente, misuriamo l’attività della lipasi, un enzima chiave nella lipolisi, e monitoriamo il suo effetto sulla quantità di acidi grassi nel tessuto dei gamberetti. Per studiare come la β-ossidazione influisce sulla produzione di energia e sulla morfogenesi del virione, abbiamo quindi utilizzato Etomoxir, un inibitore di CPT1, per bloccare la β-ossidazione nei gamberetti infetti da WSSV. Infine, blocchiamo sia la β-ossidazione che la sintesi degli acidi grassi nei gamberetti infetti e osserviamo come ciò influisce sulle specie di acidi grassi a catena lunga (LCFA) nel tessuto dei gamberetti.