Use este identificador para citar o ir al link de este elemento: http://hdl.handle.net/1843/80771
Tipo: Tese
Título: Participação da ubiquitina-ligase Smurf1 na modulação da imunopatologia causada pela infecção por Betacoronavirus
Autor(es): Luiz Pedro de Souza Costa
primer Tutor: Luís Henrique Franco
primer Co-tutor: Vivian Vasconcelos Costa
Resumen: A COVID-19 é uma doença causada pelo SARS-CoV-2, pertencente ao gênero Betacoronavirus, e caracteriza-se por intensa inflamação sistêmica, associada à produção elevada de citocinas e quimiocinas. Os Betacoronavirus podem desencadear uma resposta inflamatória exacerbada, que o hospedeiro precisa regular para evitar danos excessivos. Um dos principais mecanismos envolvidos nesse controle é a ubiquitinação, um processo pós-traducional no qual moléculas de ubiquitina são covalentemente ligadas a proteínas-alvo, promovendo sua degradação ou modificação funcional para ajustar a resposta imune. Entre as proteínas envolvidas na ubiquitinação, destaca-se a Smurf1, uma E3 ubiquitina-ligase que catalisa a ubiquitinação e a degradação proteassomal de vários substratos proteicos relacionados a respostas inflamatórias e sinalização antiviral. Dados recentes indicam que o mRNA de Smurf1 é altamente expresso em swabs de nasofaringe e orofaringe de pacientes com COVID-19, o que sugere que Smurf1 pode atuar na regulação das respostas imunes durante a infecção por Betacoronavirus. O presente estudo investigou a importância de Smurf1 na imunidade antiviral e sua regulação na resposta inflamatória, utilizando modelos de infecção com coronavírus murinos MHV-3 e MHV-A59, que apresentam diferentes graus de patogenicidade. Experimentos in vitro mostraram que, na infecção de macrófagos com MHV-3, Smurf1 regulou negativamente a produção de CXCL1, sem impactar o título viral ou a viabilidade celular. Em contraste, na infecção por MHV-A59, Smurf1 reduziu a produção de citocinas pró-inflamatórias, como TNF e CXCL1, controla a replicação viral e preserva a viabilidade celular. A avaliação in vivo também revelou diferenças importantes. Camundongos Wild-type ou Smurf1−/− infectados por via intranasal com MHV-3 não apresentaram alterações na sobrevida entre os grupos. Nos parâmetros hematológicos, os camundongos Smurf1−/− tiveram um aumento de granulócitos e linfopenia, levando a uma maior razão granulócito/linfócito. No entanto, não foram observadas diferenças significativas no título viral, no dano tecidual ou na produção de mediadores inflamatórios no pulmão. No entanto, a ausência de Smurf1 levou a um aumento discreto em regiões necróticas no fígado. Na infecção por MHV-A59, camundongos Smurf1−/− mostraram maior suscetibilidade, com morte precoce em infecções letais e sinais de inflamação sistêmica exacerbada. A expressão de Smurf1 no pulmão foi essencial para controlar a replicação viral, regulando negativamente o mRNA de IFN-β e modulando o perfil inflamatório de macrófagos e neutrófilos. No fígado, Smurf1 não influenciou diretamente a expressão do mRNA de IFN-β, mas aumentou TNF e iNOS em neutrófilos e reduziu TNF em macrófagos. Além disso, camundongos Smurf1−/− apresentaram maior dano hepático, evidenciado por níveis elevados de alanina aminotransferase (ALT) e aspartato aminotransferase (AST), sugerindo lesão tecidual significativa. Esses achados destacam que Smurf1 exerce funções distintas dependendo do contexto viral. Enquanto na infecção por MHV-3 seu papel foi modesto, na infecção por MHV-A59 Smurf1 foi fundamental para a regulação da resposta inflamatória e proteção contra danos sistêmicos. A ausência de Smurf1 levou a resposta inflamatória descontrolada, aumento da replicação viral e maior mortalidade, ressaltando seu papel crítico na imunidade antiviral e na homeostase inflamatória. Esses resultados contribuem para o entendimento dos mecanismos imunológicos mediados por Smurf1 e sugerem que essa proteína pode ser um alvo terapêutico potencial no combate a infecções por Betacoronavirus.
Abstract: COVID-19 is a disease caused by SARS-CoV-2, belonging to the Betacoronavirus genus, and is characterized by intense systemic inflammation associated with elevated production of cytokines and chemokines. Betacoronaviruses can trigger an exacerbated inflammatory response, which the host must regulate to prevent excessive damage. One of the main mechanisms involved in this regulation is ubiquitination, a post-translational process in which ubiquitin molecules are covalently attached to target proteins, promoting their degradation or functional modification to adjust the immune response. Among the proteins involved in ubiquitination, Smurf1 stands out as an E3 ubiquitin ligase that catalyzes the ubiquitination and proteasomal degradation of various protein substrates related to inflammatory responses and antiviral signaling. Recent data indicate that Smurf1 mRNA is highly expressed in nasopharyngeal and oropharyngeal swabs from COVID-19 patients, suggesting that Smurf1 may regulate immune responses during Betacoronavirus infection. This study investigated the importance of Smurf1 in antiviral immunity and its regulation of the inflammatory response using infection models with the murine coronaviruses MHV-3 and MHV-A59, which exhibit different degrees of pathogenicity. In vitro experiments showed that in macrophage infection with MHV-3, Smurf1 negatively regulated CXCL1 production without affecting viral titers or cell viability. In contrast, during MHV-A59 infection, Smurf1 reduced the production of pro-inflammatory cytokines such as TNF and CXCL1, controlled viral replication, and preserved cell viability. In vivo evaluation also revealed important differences. Wild-type or Smurf1−/− mice infected intranasally with MHV-3 showed no differences in survival between groups. In hematological parameters, Smurf1−/− mice exhibited increased granulocytes and lymphopenia, leading to a higher granulocyte-to-lymphocyte ratio. However, no significant differences were observed in viral titers, tissue damage, or inflammatory mediator production in the lungs. Nevertheless, the absence of Smurf1 led to a slight increase in necrotic regions in the liver. In MHV-A59 infection, Smurf1−/− mice showed increased susceptibility, with early death in lethal infections and signs of exacerbated systemic inflammation. Smurf1 expression in the lungs was essential for controlling viral replication by negatively regulating IFN-β mRNA and modulating the inflammatory profile of macrophages and neutrophils. Smurf1 did not directly influence IFN-β mRNA expression in the liver but increased TNF and iNOS in neutrophils while reducing TNF in macrophages. Additionally, Smurf1−/− mice exhibited greater liver damage, evidenced by elevated alanine aminotransferase (ALT) levels and aspartate aminotransferase (AST), suggesting significant tissue injury. These findings highlight that Smurf1 exerts distinct functions depending on the viral context. While its role was modest in MHV-3 infection, Smurf1 was crucial in MHV-A59 infection for regulating the inflammatory response and protecting against systemic damage. The absence of Smurf1 led to uncontrolled inflammation, increased viral replication, and higher mortality, underscoring its critical role in antiviral immunity and inflammatory homeostasis. These results contribute to the understanding of Smurf1-mediated immune mechanisms and suggest that this protein may be a potential therapeutic target for combating Betacoronavirus infections.
Asunto: Bioquímica e imunologia
Ubiquitinação
Betacoronavirus
Inflamação
Macrófagos
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Departamento: ICB - DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E IMUNOLOGIA
Curso: Programa de Pós-Graduação em Bioquímica e Imunologia
Tipo de acceso: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/80771
Fecha del documento: 6-feb-2025
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