Ρύθμιση της έκφρασης του IRES (εσωτερική θέση πρόσβασης του ριβοσώματος) του ιού της ηπατίτιδας C

Abstract

HCV infection is a major public health problem and a leading cause of chronic liver disease and hepatocellular carcinoma, with approximately 180 million infected individuals worldwide. HCV is a positive sense RNA virus that belongs to the genus hepacivirus of the Flaviviridae family. Six major HCV genotypes (1–6) are known, each of which can be further subdivided into several subtypes (1a, 1b, 2a, etc). The HCV genome consists of a large open reading frame (ORF), flanked by highly structured 5’ and 3’ untranslated regions (UTRs). Both UTRs are conserved and control viral translation and replication. The HCV 5'-UTR contains an IRES that initiates cap-independent translation of the viral RNA. IRES-mediated translation of the HCV ORF yields a single polyprotein precursor that is co- and post-translationally processed by cellular and viral proteases, giving rise to mature structural and non structural proteins. Several studies have suggested that different cellular non canonical proteins or viral proteins can regulate the HCV IRES activity. The aim of this study was to understand the regulation of the HCV IRES dependent translation. Firstly, we tried to delineate the role of the viral proteins on HCV IRES dependent translation that still remains controversial. Clearly our studies demonstrated that HCV NS5A down-regulates IRES activity in a cell-type dependent manner. Additionally, we provide strong evidence that activated PKR up-regulates the IRES activity while silencing of endogenous PKR had the opposite effect. In addition, we concluded that the NS5A-mediated inhibitory effect on IRES-dependent translation was linked with the PKR inactivation. Moreover, as it is already reported that localised hypoxic areas are continuously present in HCC due to its high proliferation rate leading to an altered translation pattern, we investigated modulation of HCV IRES activity under low oxygen settings. Our results provided preliminary evidence that HCV-IRES-dependent translation is negatively regulated by low oxygen levels or under hypoxia-mimicking conditions in cell-specific manner.

H λοίμωξη που προκαλείται απο τον ιό της ηπατίτιδας C HCV είναι μείζον πρόβλημα για την δημόσια υγεία όπως επίσης και η κύρια αιτία της χρόνιας ηπατικής νόσου και ηπατοκυτταρικού καρκινώματος, με περίπου 180 εκατομμύρια μολυσμένα άτομα σε όλο τον κόσμο. Ο HCV είναι ένας RNA ιός θετικής πολικότητας που ανήκει στο γένος Hepacivirus της οικογένειας των Flaviviridae. Έξι γονότυποι ( 1-6 ) είναι γνωστοί, καθένας από τους οποίους μπορεί να υποδιαιρεθεί περαιτέρω σε αρκετές υποτύπους. Το γονιδίωμα του HCV αποτελείται από ένα μεγάλο ανοικτό πλαίσιο ανάγνωσης (ORF), πλαισιωμένο από ιδιαίτερα δομημένες 5 'και 3' αμετάφραστες περιοχές (UTRs). Και οι δύο περιοχές UTRs είναι συντηρημένες και έχουν τον έλεγχο της ιογενούς μετάφρασης και αναπαραγωγής. Το 5' UTR του HCV περιέχει μια περιοχή IRES απο την οποία γινεται η έναρξη της cap ανεξάρτητης μετάφρασης του ιικού RNA. Η HCV IRES εξαρτώμενη μετάφραση του ORF παράγει μια ενιαία πρόδρομη πολυπρωτεΐνη που μεσω μετα-μεταφραστικής τροποποίησης από κυτταρικές και ιικές πρωτεάσες, οδηγεί στην ωρίμανση δομικών και μη δομικών πρωτεϊνών. Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι διαφορετικές κυτταρικές ή ιικές πρωτεΐνες μπορούν να ρυθμίσουν την ενεργότητα του HCV IRES . Στόχος της παρούσας μελέτης ήταν η κατανόηση της ρύθμισης της HCV IRES εξαρτώμενης μετάφρασης. Πρώτον, προσπαθήσαμε να ορίσουμε το ρόλο των ιικών πρωτεϊνών στην HCV IRES εξαρτώμενη μετάφραση που παραμένει αμφιλεγόμενος. Σαφώς, οι μελέτες μας έδειξαν ότι η HCV NS5A ρυθμίζει αρνητικά την ενεργότητα του IRES με κύτταρο-εξαρτώμενο τρόπο. Επιπρόσθετα, υπάρχουν ισχυρές ενδείξεις ότι η ενεργοποιημένη PKR ρυθμίζει θετικά την ενεργότητα του IRES ενώ η καταστολή της έκφρασης της ενδογενούς PKR έχει το αντίθετο αποτέλεσμα. Επιπλέον, καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι η NS5A μεσολαβεί ανασταλτικά στην IRES-εξαρτώμενη μετάφραση και συνδέεται με την αδρανοποίηση της PKR. Τέλος στην παρούσα εργασία ερευνήσαμε τη ρύθμιση της ενεργότητας του HCV IRES σε συνθήκες χαμηλού οξυγόνου, δεδομένου ότι υποξικές περιοχές εντοπίζονται στον ηπατοκυτταρικό καρκίνο (HCC) και συνδέονται με την ύπαρξη ενός εναλλακτικού προφίλ κυτταρικής μετάφρασης Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η HCV IRES-εξαρτώμενη μετάφραση ρυθμίζεται αρνητικά σε υποξικές συνθήκες και μάλιστα με κύτταρο-εξαρτώμενο τρόπο.