Caracterización de la actividad antiviral de ISG15 frente al virus respiratorio sincitial humano

Abstract

El virus respiratorio sincitial humano (VRSH) es la causa principal de infecciones graves de las vías aéreas inferiores en niños pequeños, causando fundamentalmente bronquiolitis e inflamación. Se estima que alrededor de 30 millones de niños menores de cinco años sufren infecciones agudas del tracto respiratorio inferior debidas a este virus al año, de los cuales, al menos tres millones necesitan hospitalización y mueren entre 66.000 y 199.000. Adicionalmente, en personas de avanzada edad o inmunodeprimidas produce un alto grado de morbilidad y mortalidad. A pesar de estos datos, en la actualidad no se dispone de ninguna vacuna ni de ningún tratamiento eficaz. Esto es debido en gran parte a nuestro escaso conocimiento de la respuesta inmune frente al VRSH y cómo ésta se relaciona con la gravedad de la enfermedad. ISG15 (del inglés “interferon-stimulated gene 15”) es una proteína tipo ubiquitina cuya expresión es altamente inducida durante las infecciones por diferentes microorganismos, y de la cual, se ha descrito una acción antiviral frente a numerosos virus. Esta acción antiviral puede ser llevada a cabo mediante la acción de ISG15 libre, o mediante la conjugación de esta proteína con proteínas diana en un proceso denominado ISGilación. Estudios previos de nuestro laboratorio demostraron una alta inducción de ISG15 durante la infección in vitro por el VRSH. En este trabajo, se ha llevado a cabo un análisis pormenorizado del papel de ISG15 en el contexto de la infección por el VRSH. Experimentos de sobreexpresión de ISG15 así como la supresión parcial o total de su expresión en células A549, han demostrado un papel antiviral de esta proteína frente al VRSH. Además, la inhibición o la inducción de la conjugación de ISG15 con sus proteínas diana, han determinado que la actividad de esta proteína está mediada por procesos de ISGilación en lugar de estar mediados por ISG15 libre. Para que esta actividad antiviral tenga lugar, es necesario que existan altos niveles de ISG15 previamente a la infección por el VRSH, como los que se producen por la estimulación con interferón. Se ha determinado también, que ISG15 inhibe la acumulación de ARN y proteínas virales, y que ejerce su función antiviral en etapas del ciclo viral posteriores a la entrada del virus a la célula y anteriores a su liberación. Finalmente, se ha demostrado la inducción de ISG15 en epitelios pseudoestratificados así como en lavados nasofaríngeos procedentes de niños infectados con el VRSH, lo que podría implicar un posible papel antiviral de esta molécula in vivo. Estos resultados suponen un avance en el conocimiento de la respuesta inmune innata que se desencadena por la infección del VRSH y abre nuevas posibilidades para el control de la infección por este virus.

Human respiratory syncytial virus (HRSV), for which neither a vaccine nor and effective therapeutic treatment is currently available, is the leading cause of severe lower respiratory tract infections in young children causing bronchiolitis and inflammation. This virus is responsible for over 30 million new acute lower respiratory infection episodes in children under five, of which, at least three million require hospitalization and between 66,000 and 199,000 die. In addition, HRSV is a significant cause of morbidity and mortality in the elderly or immunocompromised individuals. ISG15 (interferon-stimulated gene 15) is an ubiquitin-like protein that is highly induced during infections by several microorganisms and has been reported to have an antiviral activity against numerous viruses, both trough conjugation to target proteins, in a process termed ISGylation, or by free, unconjugated ISG15. Previous studies from our laboratory demonstrated a strong ISG15 upregulation during HRSV infection in vitro. In this study, an in depth analysis of the role of ISG15 in HRSV infection is presented. ISG15 overexpression and siRNA silencing experiments, along with ISG15 knockout cells, revealed an anti-HRSV role of this protein. Furthermore, conjugation inhibition or conjugation stimulation assays demonstrated that, rather than free ISG15 this protein exerts its antiviral activity via protein ISGylation. This antiviral activity requires high levels of ISG15 to be present before HRSV infection, such as those induced by interferon stimulation. It has also been determined that ISG15 inhibits viral RNA and protein accumulation during HRSV infection and exerts its antiviral activity at a post-entry stage and before virus release from the cell. Finally, ISG15 is also up-regulated in human respiratory pseudo-stratified epithelia and in nasopharyngeal washes from HRSV infected children, pointing to a possible antiviral role of this molecule in vivo. These results represent an advance in the understanding of the innate immune response elicited by HRSV infection and opens new possibilities to control infections by this virus.