Il vaccino E5 è un importante inibitore del sensore del DNA cGAS

Nature Communications volume 14, numero articolo: 2898 (2023) Citare questo articolo

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La GMP-AMP sintasi ciclica del sensore del DNA (cGAS) è fondamentale per l'immunità antivirale dell'ospite. Il virus vaccinico (VACV) è un grande virus a DNA citoplasmatico che appartiene alla famiglia dei poxvirus. Il modo in cui il virus vaccinico antagonizza la via di rilevamento del DNA citosolico mediata da cGAS non è ben compreso. In questo studio, abbiamo analizzato 80 geni del vaccino per identificare potenziali inibitori virali del percorso del gene cGAS/stimolatore dell'interferone (STING). Abbiamo scoperto che il vaccinia E5 è un fattore di virulenza e un importante inibitore del cGAS. E5 è responsabile dell'abolizione della produzione di cGAMP durante l'infezione del virus vaccinico (ceppo Western Reserve) delle cellule dendritiche. E5 si localizza nel citoplasma e nel nucleo delle cellule infette. L'E5 citosolico innesca l'ubiquitinazione del cGAS e la degradazione dipendente dal proteasoma attraverso l'interazione con il cGAS. L'eliminazione del gene E5R dal genoma del virus vaccinico modificato Ankara (MVA) induce fortemente la produzione di IFN di tipo I da parte delle cellule dendritiche (DC) e promuove la maturazione delle DC, migliorando quindi le risposte delle cellule T antigene-specifiche.

La GMP-AMP sintasi ciclica (cGAS) è un importante sensore del DNA fondamentale per l'immunità innata antivirale e antitumorale, nonché nelle malattie infiammatorie autoimmuni1,2,3,4. Una volta attivato dal DNA citosolico, il cGAS genera GMP-AMP ciclico (cGAMP), che a sua volta si lega alla proteina STING localizzata nel reticolo endoplasmatico, determinando l'attivazione della via TBK1/IRF3/IFNB. Di conseguenza, i virus si sono evoluti per impiegare molte strategie per eludere questo importante percorso antivirale5,6,7,8.

I poxvirus sono grandi virus a DNA citoplasmatico che sono importanti patogeni umani e veterinari, nonché agenti oncolitici e vettori virali9,10,11. Il virus vaccinico (VACV) è stato utilizzato con successo come vaccino per l’eradicazione del vaiolo. Tuttavia, l'infezione diretta delle cellule dendritiche (DC) con il vaccino provoca l'inibizione della risposta immunitaria sia innata che adattativa12,13,14. Il virus vaccinico modificato Ankara (MVA) è un ceppo vaccinico altamente attenuato con delezione di grandi frammenti dal genoma vaccinico parentale in seguito a più di 570 passaggi seriali nei fibroblasti di embrioni di pollo, rendendolo non replicativo nella maggior parte delle cellule di mammifero15,16. L'MVA è un importante vettore vaccinale ed è stato recentemente approvato come vaccino di seconda generazione contro il vaiolo e il vaiolo delle scimmie10,17.

cGAS è importante per la difesa dell'ospite contro l'infezione da poxvirus. I topi carenti di cGAS sono più suscettibili all'infezione intranasale con VACV2 e all'inoculazione nella zampa con il virus dell'ectromelia, un poxvirus specifico del topo18. Recentemente è stato scoperto che il gene B2R del vaccino codifica per una nucleasi cGAMP citosolica (ribattezzata poxina) e la cancellazione di B2R dal VACV ha provocato un'attenuazione nel modello di scarificazione cutanea (SS)19. Tuttavia, non è noto se i poxvirus codificano per uno o più inibitori diretti del cGAS.

In questo studio, abbiamo eseguito uno screening di 80 geni virali del vaccinia per l'inibizione del percorso cGAS/STING utilizzando un test reporter a doppia luciferasi e identificato diversi geni del vaccinia che codificano per proteine ​​coinvolte nella down-regolazione del percorso cGAS/STING/IFNB. Qui mostriamo che E5 (codificato dal gene E5R), una proteina contenente il dominio BEN conservata tra gli orthopoxvirus20, è un fattore di virulenza e un importante inibitore del cGAS. E5 interagisce con il cGAS citoplasmatico e ne innesca la degradazione in modo dipendente dal proteasoma.

Il virus vaccinico è un grande virus a DNA citoplasmatico con un genoma di 190 coppie di kilobasi (kbp) che codifica oltre 200 proteine21,22. MVA presenta una delezione di circa 30 kbp dal genoma parentale del vaccino, che comporta la perdita di molti geni virali immunomodulatori15. L'infezione da MVA dei BMDC ha indotto la secrezione di IFN-β e la produzione di cGAMP, mentre l'infezione da ceppo vaccinico di tipo selvaggio WR (WT VACV) non è riuscita a farlo (Fig. 1a, b). Questi risultati suggeriscono che WT VACV potrebbe codificare uno o più inibitori virali per bloccare l'attivazione di cGAS e la produzione di IFN-β a valle.