Study of autophagy regulation and innate immunity in African Swine Fever Virus infection

Resumen

In this current work, we have investigated the role of the African swine fever virus (AFSV) in the context of autophagy and in the innate immune response of the host cell. These two processes have been recently linked together in the early cell defense mechanism against external pathogens, including viruses. We have characterized a complex regulation of the autophagic process mediated by the ASFV, using the autophagosome-­¿related LC3 protein. Upon viral entry, ASFV inhibits autophagy persistently throughout the infectious cycle to facilitate replication and to avoid virus clearance. Further analysis revealed that ASFV-­¿mediated autophagy inhibition depends on the specific interaction of ASFV Bcl2 homolog and apoptotic inhibitor A179L with autophagy-­¿related cell protein Beclin1. The ASFV-­¿mediated autophagy inhibition is a tightly regulated process, since altering key autophagy factors impairs infectivity, the formation of the ASFV viral factories and the replication of the virus overall. Analysis of viral factory formation and distribution revealed that even though viral factories of ASFV resemble sequestering of cytoplasmic material in structures called aggresomes, they are not consistent with aggresome formation mechanisms. In fact, inhibition of canonical BAG3 and HDAC6-­¿ mediated aggresome formation pathways, did not alter the formation of ASFV viral factories. Finally, our studies established a link between autophagy, ASFV infection and innate immunity by the expression of the interferon-­¿induced transmembrane (IFITM) protein family, which possesses antiviral properties against several viruses. ASFV infection was impaired by IFITM2 and IFITM3 but not IFITM1, due to alterations in endosomal compartments, changes in the cholesterol homeostasis, as well as induction of autophagy. Taking together these results, we propose that the mechanism underlying the antiviral effect of IFITM against ASFV could be inhibiting ASFV infection through the endosomal pathway. Interestingly, expression of IFITM2 induces accumulation of autophagosomal marker LC3, colocalizing with late endosomal compartments. Future studies will reveal more details about the crosstalk between autophagy and IFITM-­¿related innate immunity in ASFV infection, allowing better and more efficient antiviral intervention strategies against the disease. En el presente trabajo hemos investigado el papel que juega el Virus de la Peste Porcina Africana (VPPA) en el proceso de autofagia y respuesta inmune celular. Se ha descrito recientemente la estrecha relación que existe entre ambos procesos por formar parte del mecanismo de defensa de la célula ante la llegada externa de patógenos como son los virus. Haciendo uso de la proteína LC3, que se encuentra asociada a los autofagosomas, hemos logrado caracterizar la compleja regulación de la autofagia llevada a cabo por el VPPA. Tras la entrada del virus en la célula, el VPPA inhibe la autofagia y dicha inhibición persiste a lo largo de todo el ciclo infectivo para facilitar su posterior replicación y evitar así ser eliminado. Análisis posteriores han revelado que esta inhibición del proceso autofágico está mediado por la interacción específica entre el homólogo celular a Bcl2 e inhibidor de apoptosis codificado por VPPA (A179L) y la proteína Beclin1. Esta inhibición de la autofagia mediada por el virus es un proceso minuciosamente regulado ya que si se alteran alguno de sus componentes, se bloquea la formación de las factorías virales y la consecuente replicación del virus. Haciendo un análisis de las factorías virales y de su distribución hemos podido concluir que a pesar de que son orgánulos muy similares a los agresomas, realmente no se trata de la misma estructura. De hecho, la inhibición de las dos principales vías implicadas en la formación del agresoma mediadas por las proteínas BAG3 y HDAC6 no afectó a la formación de las factorías virales. Finalmente nuestros estudios nos han permitido establecer un vínculo entre la autofagia, la infección por VPPA y la inmunidad innata mediante el estudio de una familia de proteínas transmembrana que se inducen en respuesta a interferón (IFITMs), y que se ha descrito que poseen propiedades antivirales frente a algunos virus. La infección por VPPA se vio afectada en presencia de IFITM2 y 3 pero no de IFITM1, debido a alteraciones en compartimentos endosomales , cambios en la homeostasis del colesterol e inducción de autofagia. Haciendo una valoración global de los resultados obtenidos, hemos propuesto que el papel antiviral propiciado por los IFITMs es debido a alteraciones que producen en la ruta endosomal. Además, la expresión de IFITM2 induce la acumulación de LC3 que se distribuye colocalizando con compartimentos endosomales tardíos. Futuras investigaciones revelarán mas detalles a cerca de la interrelación existente entre autofagia y la regulación de la inmunidad innata en la infección por VPPA, permitiendo así desarrollar mejores y mas eficientes terapias antivirales frente a esta enfermedad.