マクロピノサイトーシスとクラスリン依存性エンドサイトーシスがプーマラウイルスの感染経路に重要な役割を果たしている

Macropinocytosis and Clathrin-Dependent Endocytosis Play Pivotal Roles for the Infectious Entry of Puumala Virus.

• Sandy Bauherr
• Filip Larsberg
• Annett Petrich
• Hannah Sabeth Sperber
• Victoria Klose-Grzelka
• Madlen Luckner
• Walid Azab
• Matthias Schade
• Chris Tina Höfer
• Maik Joerg Lehmann
• Peter T Witkowski
• Detlev H Krüger
• Andreas Herrmann
• Roland Schwarzer

抄録

プーマラウイルス科のウイルスは、ヒトの人獣共通感染症である腎症候性出血熱（HFRS）とハンタウイルス心肺症候群（HCPS）の2つの生命を脅かす病原体として出現しており、その致死率は50％に達している。ここでは、旧世界のハンタウイルスであるプーマラウイルス（PUUV）の哺乳類細胞への侵入を総合的に検討し、マクロピノサイトーシスおよびクラスリン媒介エンドサイトーシスの薬理学的阻害剤を投与することにより、PUUVの感染が大幅に減少することを示した。我々は、阻害剤がウイルスの複製を阻害しないこと、およびマクロピノサイトーシスの細胞内メディエーターを標的としたRNA干渉がPUUV感染レベルを有意に低下させることを示した。さらに、PUUV粒子の親油性トレーサー染色を確立し、染色されたウイルスとマクロピノサイトのマーカーのコロケーションを示す。最後に、我々はPUUV感染細胞の液相取り込みが有意に増加していることを報告し、ウイルスがマクロピノサイトーシスを促進することを示唆している。ハンタウイルスファミリーは、多様なウイルス種から構成されており、新たな世界的な公衆衛生上の脅威と考えられています。個々のハンタウイルス種は、その病原性だけでなく、細胞生物学や宿主と病原体の相互作用においてもかなり異なっている。本研究では、ヨーロッパで最も流行している病原性ハンタウイルスであるプーマラウイルス（PUUV）に着目し、PUUVの哺乳類細胞への侵入と内部化を調べた。我々は、クラスリン媒介エンドサイトーシスとマクロピノサイトーシスの両方が、生産的な感染を確立するためにウイルスによって利用される細胞経路であることを示し、マクロピノサイトーシスの薬理学的阻害またはRNA干渉を用いた標的型ノックダウンにより、ウイルス感染が有意に減少したことを実証した。また、PUUV感染時にマクロピノサイトーシスの取り込みが増加することを見いだし、ウイルスがウイルス自身の内部化を刺激するために特定の細胞機構を誘発し、感染を促進していることを示唆した。

Viruses from the family are encountered as emerging pathogens causing two life-threatening human zoonoses: hemorrhagic fever with renal syndrome (HFRS) and hantavirus cardiopulmonary syndrome (HCPS), with case fatality rates of up to 50%. Here, we comprehensively investigated entry of the Old World hantavirus Puumala virus (PUUV) into mammalian cells, showing that upon treatment with pharmacological inhibitors of macropinocytosis and clathrin-mediated endocytosis, PUUV infections are greatly reduced. We demonstrate that the inhibitors did not interfere with viral replication and that RNA interference, targeting cellular mediators of macropinocytosis, decreases PUUV infection levels significantly. Moreover, we established lipophilic tracer staining of PUUV particles and show colocalization of stained virions and markers of macropinosomes. Finally, we report a significant increase in the fluid-phase uptake of cells infected with PUUV, indicative of a virus-triggered promotion of macropinocytosis. The family comprises a diverse group of virus species and is considered an emerging global public health threat. Individual hantavirus species differ considerably in terms of their pathogenicity but also in their cell biology and host-pathogen interactions. In this study, we focused on the most prevalent pathogenic hantavirus in Europe, Puumala virus (PUUV), and investigated the entry and internalization of PUUV into mammalian cells. We show that both clathrin-mediated endocytosis and macropinocytosis are cellular pathways exploited by the virus to establish productive infections and demonstrate that pharmacological inhibition of macropinocytosis or a targeted knockdown using RNA interference significantly reduced viral infections. We also found indications of an increase of macropinocytic uptake upon PUUV infection, suggesting that the virus triggers specific cellular mechanisms in order to stimulate its own internalization, thus facilitating infection.

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