RasGEF1b regula a dinâmica do citoesqueleto de actina em macrófagos e a resposta inflamatória durante a infecção experimental por Coronavírus murino (MHV-3)
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Juliana Alves da Silva
Ricardo Tostes Gazzinelli
Clarice Weis Arns
Claudia dos Santos Mermelstein
Ricardo Tostes Gazzinelli
Clarice Weis Arns
Claudia dos Santos Mermelstein
Resumo
Os macrófagos são células imunes com notável plasticidade fenotípica e funcional, mediada
pela dinâmica do citoesqueleto de actina, que regula processos críticos como motilidade,
vigilância imunológica e interação com patógenos. Vírus, incluindo os coronavírus, exploram
essa maquinaria celular para facilitar sua disseminação. A regulação da actina é coordenada por
Rho GTPases, cuja ativação depende de fatores de troca de nucleotídeos guanina (GEFs). Dados
preliminares do nosso grupo revelam que a deficiência de RasGEF1b (uma GEF específica de
proteínas Ras, altamente expressa em macrófagos) induz alterações morfológicas e
instabilidade no citoesqueleto, sugerindo seu papel na homeostase estrutural e funcional dessas
células. Neste estudo, investigamos o papel de RasGEF1b na organização estrutural dos
macrófagos e na resposta inflamatória frente à infecção experimental por coronavírus murino
(MHV-3). Utilizamos a linhagem RAW264.7 com silenciamento de RasGEF1b por shRNA
(RasGEF1b KD) e observamos, por microscopia de fluorescência confocal, que essas células
apresentaram retração celular e redução da formação de ruffles de membrana, sem prejuízo da
macropinocitose ou fagocitose. Além disso, os macrófagos RasGEF1b KD exibiram menor
expressão de CCL2 em condições basais e após estímulo com LPS, afetando sua capacidade
migratória em condições basais. Na infecção in vitro por MHV-3, essas células apresentaram
redução na formação de protrusões e sincícios, estruturas envolvidas na disseminação viral e
no escape imune, resultando em menor suscetibilidade à replicação viral. No modelo in vivo,
foram gerados camundongos knockout para RasGEF1b (RasGEF1b KO), desprovidos do
transgene CMV-Cre. Após infecção experimental com MHV-3, não foram observadas
diferenças significativas entre camundongos KO e selvagens (WT) quanto à contagem total de
leucócitos e às proporções relativas de granulócitos e linfócitos circulantes. No entanto, os
animais KO apresentaram menor razão neutrófilo-linfócito (NLR), títulos virais pulmonares
significativamente reduzidos e menor dano tecidual, conforme demonstrado por análises
histopatológicas. A análise do lavado broncoalveolar (BALF) revelou redução do infiltrado
leucocitário e da proporção de neutrófilos nos camundongos KO em comparação aos WT.
Embora os camundongos KO apresentassem menor grau de lesão pulmonar, seus pulmões
exibiram níveis elevados de citocinas inflamatórias, acompanhados por um aumento
concomitante da citocina anti-inflamatória IL-10, sugerindo que a ausência de RasGEF1b
promove uma modulação da resposta inflamatória associada à proteção tecidual.
Coletivamente, esses dados indicam que RasGEF1b desempenha um papel crucial na
organização do citoesqueleto de actina em macrófagos e influencia diretamente a resposta
inflamatória e a permissividade à infecção por coronavírus. A ausência de RasGEF1b confere
menor suscetibilidade à infecção viral e atenua os danos pulmonares, destacando seu potencial
como alvo modulador da imunidade inata frente a infecções virais.
Abstract
Macrophages are immune cells with remarkable phenotypic and functional plasticity, regulated
by the dynamics of the actin cytoskeleton, which controls essential processes such as motility,
immune surveillance, and interactions with pathogens. Viruses, including coronaviruses,
exploit this cellular machinery to promote their dissemination. Actin remodeling is coordinated
by Rho GTPases, whose activation depends on guanine nucleotide exchange factors (GEFs).
Preliminary data from our group revealed that RasGEF1b, a GEF specific to Ras proteins and
highly expressed in macrophages, plays a role in maintaining cytoskeletal integrity, as its
deficiency induces morphological alterations and cytoskeletal instability. In this study, we
investigated the role of RasGEF1b in macrophage cytoskeletal organization and in the
inflammatory response to experimental infection with murine hepatitis virus strain 3 (MHV-3).
Using the RAW264.7 cell line with stable RasGEF1b knockdown via shRNA (RasGEF1b KD),
we observed by confocal fluorescence microscopy that these macrophages exhibited cell
retraction and reduced membrane ruffle formation, without impairments in macropinocytosis
or phagocytosis. Additionally, RasGEF1b KD macrophages displayed reduced CCL2
expression under basal conditions and following LPS stimulation, which impaired their basal
migratory capacity. Upon in vitro infection with MHV-3, RasGEF1b KD cells showed
decreased formation of membrane protrusions and syncytia, structures associated with viral
spread and immune evasion, resulting in reduced susceptibility to viral replication. In vivo,
RasGEF1b knockout (KO) mice lacking the CMV-Cre transgene were generated. Following
experimental MHV-3 infection, KO and wild-type (WT) mice exhibited similar total leukocyte
counts and relative proportions of circulating granulocytes and lymphocytes. However, KO
mice presented a lower neutrophil-to-lymphocyte ratio (NLR), significantly reduced pulmonary
viral titers, and attenuated lung tissue damage, as evidenced by histopathological analysis.
Bronchoalveolar lavage fluid (BALF) analysis revealed decreased leukocyte infiltration and a
lower proportion of neutrophils in KO mice compared to WT. Despite reduced lung injury, KO
mice exhibited elevated levels of proinflammatory cytokines, along with increased levels of the
anti-inflammatory cytokine IL-10, suggesting that RasGEF1b deficiency modulates the
inflammatory response in a manner that favors tissue protection. Collectively, these findings
demonstrate that RasGEF1b plays a critical role in the structural organization of the actin
cytoskeleton in macrophages and influences both inflammatory responses and susceptibility to
coronavirus infection. The absence of RasGEF1b reduces viral replication and mitigates lung
injury, underscoring its potential as a modulatory target of innate immunity in the context of
viral infections.
Assunto
Biologia Celular, Macrófagos, Fatores ras de Troca de Nucleotídeo Guanina, Citoesqueleto de Actina, Inflamação, Vírus da Hepatite Murina
Palavras-chave
Macrófagos, RasGEF1b, citoesqueleto de actina, coronavírus, resposta inflamatória
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