SARS-CoV2 Nsp3蛋白触发细胞死亡并加剧Aβ42介导的神经变性

doi:10.4103/1673-5374.382989

摘要/Abstract

摘要：

严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引起的感染诱发了严重急性呼吸系统综合征和认知功能障碍。SARS-CoV2新型冠状病毒肺炎综合征的长期影响对与年龄有关的神经退行性疾病如阿尔茨海默病的影响仍未得到充分研究。通过在黑腹果蝇视网膜神经元中定向表达SARS-CoV2蛋白，实验发现非结构蛋白3错误表达会使眼部产生坏死暗点。非结构蛋白3在眼中的靶向表达引发了活性氧的产生，并导致了细胞死亡。非结构蛋白3的错误表达同时激活了细胞凋亡和自噬机制，以调节眼组织的平衡状态。SARS-CoV2非结构蛋白3在小鼠神经母细胞瘤Neuro-2a细胞中的瞬时表达明显降低了这些细胞的代谢活动并引发细胞死亡。SARS-CoV2非结构蛋白3在阿尔茨海默病转基因蝇眼模型（GMR>Aβ42）中的错误表达使细胞死亡增加，进一步增强了神经退行性糙眼表型。这些结果表明，新型冠状病毒肺炎利用非结构蛋白3蛋白可增强存在高水平神经炎症和细胞死亡的神经退行性疾病背景下的细胞死亡反应。

https://orcid.org/0000-0002-2962-2255 (Amit Singh); https://orcid.org/0000-0002-0762-4188 (Mrigendra Rajput)

Abstract: Infection caused by the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV2) virus, responsible for the coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic, induces symptoms including increased inflammatory response, severe acute respiratory syndrome (SARS), cognitive dysfunction like brain fog, and cardiovascular defects. Long-term effects of SARS-CoV2 COVID-19 syndrome referred to as post-COVID-19 syndrome on age-related progressive neurodegenerative disorders such as Alzheimer’s disease remain understudied. Using the targeted misexpression of individual SARS-CoV2 proteins in the retinal neurons of the Drosophila melanogaster eye, we found that misexpression of nonstructural protein 3 (Nsp3), a papain-like protease, ablates the eye and generates dark necrotic spots. Targeted misexpression of Nsp3 in the eye triggers reactive oxygen species production and leads to apoptosis as shown by cell death reporters, terminal deoxynucleotidyl transferase (TdT) dUTP Nick-end labeling (TUNEL) assay, and dihydroethidium staining. Furthermore, Nsp3 misexpression activates both apoptosis and autophagy mechanism(s) to regulate tissue homeostasis. Transient expression of SARS-CoV2 Nsp3 in murine neuroblastoma, Neuro-2a cells, significantly reduced the metabolic activity of these cells and triggers cell death. Misexpression of SARS-CoV2 Nsp3 in an Alzheimer’s disease transgenic fly eye model (glass multiple repeats [GMR]>amyloid β42) further enhances the neurodegenerative rough eye phenotype due to increased cell death. These findings suggest that SARS-CoV2 utilizes Nsp3 protein to potentiate cell death response in a neurodegenerative disease background that has high pre-existing levels of neuroinflammation and cell death.

Key words: Alzheimer’s disease, apoptosis, autophagy, COVID-19, Drosophila, necrosis, Neuro-2a cells, , neurodegeneration, post COVID-19 syndrome, SARS-CoV2

. SARS-CoV2 Nsp3蛋白触发细胞死亡并加剧Aβ42介导的神经变性[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2024, 19(6): 1385-1392.

Aditi Singh, Anuradha Venkatakrishnan Chimata, Prajakta Deshpande, Soumya Bajpai, Anjali Sangeeth, Mrigendra Rajput, Amit Singh. SARS-CoV2 Nsp3 protein triggers cell death and exacerbates amyloid β42-mediated neurodegeneration[J]. Neural Regeneration Research, 2024, 19(6): 1385-1392.

参考文献

引言

出版重点

《中国神经再生研究（英文版）》杂志为SCI、PubMed数据库收录的国际唯一一本专注神经再生领域研究的经同行评议的开放获取期刊，出版来自全球神经再生领域专业学者的前沿性基础研究及临床研究及转化医学、循证医学优秀的最新成果。

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延伸阅读

NRR：美国学者揭示SARS-CoV2感染加剧神经退行性改变的机制

新型冠状病毒肺炎(COVID-19)是由严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2（SARS-CoV2）感染所致。SARS-CoV2病毒有急性或慢性症状表现。急性症状包括无嗅症、老年痴呆症、肌痛，严重时出现呼吸窘迫。研究表明， COVID-19可能影响阿尔茨海默病的进展。因而，有必要从机制上了解SARS-CoV2蛋白如何影响像阿尔茨海默病（AD）这样预先存在的神经变性和神经炎症的人群。

美国戴顿大学的Amit Singh在在发表于《中国神经再生研究（英文版）》（Neural Regeneration Research）2024年第6期上的研究中，利用Gal4/UAS系统在空间-时间上于黑腹果蝇分化的视网膜神经元靶向表达感兴趣的基因，其中包括Aβ42或COVID-19基因。这些果蝇表现出强烈的神经退行性表型。采取单独表达SARS-CoV2蛋白的转基因果蝇来筛选影响视网膜神经元生存的潜在候选者。通过这一过程，Amit Singh等确定了SARS-CoV2 Nsp3，即非结构蛋白3，它通过触发细胞死亡严重影响视网膜神经元的生存。鉴于Nsp3影响了正常背景下的视网膜神经元，该研究拟进一步有观察其在神经系统受损、神经退行性阿尔茨海默病背景下的影响。此外，实验还在哺乳动物神经母细胞瘤细胞系（Neuro-2A，或N2A）中转染了SARS-CoV2病毒成分（Nsp3），以评估其对细胞活力和代谢的影响。结果显示，SARS-CoV2 Nsp3蛋白可以加剧神经退行性改变。这是由于异常信号的激活导致诱导多种类型的细胞死亡，如凋亡、自噬和坏死。Nsp3的这些作用也见于果蝇的阿尔茨海默病模型以及小鼠神经母细胞瘤细胞系。总之，这些结果表明，SARS-CoV2感染可能会加剧在神经退行性疾病患者的神经退行性表型。