Efeitos de primagem sobre a resposta antiviral da mosca Drosophila melanogaster
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Resumo
Os insetos apresentam a capacidade de agir como vetores de arbovírus que são transmitidos a hospedeiros vertebrados. Recentemente, a transmissão de arbovírus por mosquitos, como vírus da Dengue e Zika, tornou-se foco de estudos. Durante epidemias, os insetos podem ser expostos a múltiplas infecções pelo mesmo arbovírus ou outros distintos sendo que a interação dos arbovírus com o sistema imune do inseto vetor é determinante para transmissão ao hospedeiro. Os insetos não apresentam imunidade adaptativa e dependem das repostas imunes inatas como mecanismo imune contra patógenos. No entanto, a exposição prévia de moscas Drosophila malanogaster a bactérias e parasitos induzem um mecanismo de proteção contra uma infecção subsequente. Este fenômeno de memória imunológica associado às repostas imunes inatas é referido como primagem imune. Em nosso trabalho, utilizamos Drosophila como modelo de inseto para avaliar os efeitos de primagem gerados por infecções virais e identificar os mecanismos moleculares envolvidos neste efeito. Em nosso modelo, nós utilizamos os vírus VSV (Vesicular stomatitis virus) e SINV (Sindibis virus) por apresentarem estratégias de replicação distintas. Nós verificamos que uma prévia infecção pelo VSV interfere negativamente sobre uma infecção viral homóloga, mas não em uma infecção heteróloga. Observamos também que vírus inativados não induzem o efeito de primagem de maneira consistente. Diferentemente, a infecção primária pelo vírus vivo interfere fortemente com a infecção secundária. Como a replicação viral é importante para mediar o efeito de interferência, um intermediário de dupla fita de RNA (dsRNA) poderia ser o principal ativador deste efeito. O tratamento prévio com dsRNA complementar a sequências de genes essenciais do VSV e SINV inibiu significativamente a replicação de um vírus em uma infecção subsequente. Nós também utilizamos um dsRNA complementar às sequências de GFP, um gene repórter expresso nos vírus transgênicos, VSV-GFP e SINV-GFP, mas dispensável para a replicação viral. O tratamento prévio com dsGFP não interferiu com a replicação de ambos os vírus, indicando que o RNA genômico não é diretamente silenciado pelos siRNAs em AGO2 e sim outras espécies de RNA, como transcritos. Moscas deficientes para a via de siRNAi foram capazes de controlar a replicação viral após a infecção primária pelo VSV, assim como as moscas controles. Assim, o efeito de interferência observado por nós provavelmente não constitui um
mecanismo de primagem imune inata e sim um mecanismo de competição viral. Apesar de não identificarmos a primagem antiviral, nosso modelo nos permitiu caracterizar uma parte importante do silenciamento da via de siRNAi.
Possivelmente, o mecanismo de inibição da replicação de vírus de RNA por AGO2 seja mediado pelo silenciamento de transcritos virais e não pelo silenciamento do RNA genômico em insetos. O estudo da biologia molecular do principal mecanismo antiviral de insetos pode ser eventualmente aplicado em novas estratégias para o controle de arboviroses no inseto vetor.
Abstract
Insects have the capacity to act as vectors for arbovirus transmission to vertebrate
hosts. In recent years, mosquitoes transmitting arboviruses, such as the dengue and
Zika viruses have become the focus of studies. During an outbreak insect can be
expose to multiples infections by the same arbovirus or other distinct species.
Arbovirus may interact with the immune system of the vector for efficient transmission
to host. Insects lack adaptive immunity and rely exclusively on innate immune
mechanisms. Nevertheless, previous exposure to bacteria and parasites can increase
protection to a subsequent challenge in insects and other invertebrates. This
phenomenon of memory associated with the innate immune system has been termed
immune priming. Here we used Drosophila melanogaster as an insect model to
evaluate the priming effect generated by viral infections and identify molecular
mechanisms involving on this effect. In our model, we chose Vesicular stomatitis virus
(VSV) and Sindibis virus (SINV) because they have distinct strategies of replication.
We reported that primary infection by VSV can negatively interfere with secondary
infection by the same virus, but not to a different one. Inactived virus did not induces
consistently priming effect. In contrast, first infection by live virus strongly interferes
with virus from second infection. Since thet viral replication is essential to promotes
interference effect, we thought that dsRNA could be the main trigger of this
phenomenon. A prior treatment with dsRNA corresponding to essential genes for VSV
and SINV strongly inhibits their replication. We also used dsRNA corresponding to the
GFP sequence, a reporter gene that is present in the transgenic viruses, VSV-GFP
and SINV-GFP, but is dispensable for virus replication. Prior treatment with dsGFP did
not interfere with both virus replication. This indicates that the RNA genome is not
directly silenced by siRNAs onto AGO2, and others RNA species may be the targets,
like transcripts. siRNAi deficient flies were still capable of controlling second virus
replication after primary infection by VSV. This result suggested that interference effect
is not a kind of innate immune priming and is likely a viral competition. Although we did
not detect immune priming in flies, our model allows us to characterize the silencing
step of siRNAi pathway. It is possible that the inhibitory mechanism by AGO2 to control
RNA virus infection in insects is mediated by silence of viral transcripts rather than viral
genome. The study of molecular biology of the main antiviral response in insects can
be eventually used to design new strategies for arbovirus controlling in the insect
vector.
Assunto
Bioquímica e imunoliga, Drosophila melanogaster, Antivirais, Imunidade inata, Memória Imunológica, RNA Interferente Pequeno
Palavras-chave
Resposta antiviral, Primagem imune, Via de siRNAs, Drosophila melanogaster