Modulation of autophagy by SARS-CoV-2 proteins

Abstract

Autophagy is a homeostatic lysosome-dependent catabolic process that eliminates damaged organelles, dysfunctional proteins, and macromolecular aggregates. Autophagy plays an important role in host response to viral infection as it enables degradation of viruses in autophagolysosomes and regulates innate and adaptive immunity. However, some viruses, including SARS-CoV-2, have evolved a variety of mechanisms to avoid autophagic degradation and use it for their own benefit. The aim of this study is to investigate the impact of the individual SARS-CoV-2 proteins (M, E, N, NSP4, NSP5, NSP6, NSP7, NSP8, NSP10, NSP12, NSP14, and NSP15) on autophagy in human lung epithelial cells by analyzing the expression of autophagy-related proteins, LC3-II, p62, and beclin1. The immunoblot analysis revealed that intracellular expression of non-structural proteins NSP4, NSP6, and NSP8 increased the levels of autophagy markers LC3-II and beclin-1, while the structural N protein and non-structural proteins NSP5, NSP10, and NSP15, reduced the degradation of autophagy-selective target p62. These data indicate that some SARS-CoV-2 proteins induce autophagic response, while others block its completion, thus providing grounds for further investigation of the complex interaction between the virus and the autophagic pathway.

Аутофагија је лизозомски посредован хомеостатски катаболички процес током којег долази до елиминисања оштећених органела, дисфункционалних протеина и макромолекуларних комплекса. Аутофагија игра важну улогу у одговору домаћина на вирусну инфекцију јер омогућава деградацију вируса у аутофаголизозомима и регулише урођени и стечени имунитет. Међутим, неки вируси, укључујући и SARS-CoV-2, су развили различите механизме како би избегли деградацију која се дешава током процеса аутофагије и подредили је у своју корист. Ова студија има за циљ да испита утицај појединачних SARS-CoV-2 протеина (M, E, N, NSP4, NSP5, NSP6, NSP7, NSP8, NSP10, NSP12, NSP14 и NSP15) на процес аутофагије који се одвија у ћелијама респираторног епитела код људи анализом експресије протеина повезаних са аутофагијом, LC3-II, p62, и беклин 1. Имуноблот анализа је открила да је унутарћелијска експресија неструктурних протеина NSP4, NSP6 и NSP8 повећала нивое маркера аутофагије LC3-II и беклин-1, док су структурни N протеин и неструктурни протеини NSP5, NSP10 и NSP15 довели до смањења деградације рецептора аутофагије p62. Ови подаци указују на то да неки SARS-CoV-2 протеини индукују аутофагни одговор, док други блокирају завршетак процеса аутофагије, чиме се ствара основа за даље истраживање комплексне интеракције између вируса и процеса аутофагије.