Mx Protein involvement in the innate immune system against viral infections in Senegalese Sole (Solea senegalensis)

Resumo

La acuicultura es una actividad de gran interés económico y ecológico, que presenta un alto potencial de crecimiento, y cuyo desarrollo sostenible constituye la vía óptima de aprovechamiento de los recursos pesqueros sin perjuicio de las poblaciones naturales de las especies cultivadas. Hasta 1990 el cultivo de peces marinos en España estaba dominado por la dorada (Sparus aurata); sin embargo, la necesidad de diversificación ha llevado al cultivo de otras especies, entre las que destaca el lenguado senegalés (Solea senegalensis), que se ha convertido en una de las especies más prometedoras de la acuicultura del sur de Europa. Como consecuencia del creciente desarrollo de la acuicultura han surgido una serie de problemas, entre los que destaca la aparición de brotes epizoóticos de enfermedades infecciosas, que representan una de las mayores amenazas para el sistema comercial. Entre dichas enfermedades, las de etiología viral revisten gran trascendencia, debido a que: (i) provocan altas mortalidades; (ii) pueden inducir infecciones persistentes, lo que hace que los supervivientes de una epizootia puedan actuar como portadores asintomáticos eliminando partículas víricas durante largos periodos de tiempo; (iii) pueden producir infecciones duales, lo que afecta al diagnóstico y control de la enfermedad; y (iv) no existen tratamientos efectivos. En los últimos años se ha detectado un número creciente de virus que infectan a peces cultivados. En el caso concreto del lenguado senegalés se ha descrito la susceptibilidad al Virus de la Necrosis Pancreática Infecciosa (IPNV), al Virus de la Enfermedad de Linfocistis (LCDV), al Virus de la Necrosis Nerviosa Viral (VNNV) y al Virus de la Septicemia Hemorrágica Viral (VHSV), a este último sólo en infecciones experimentales. Ante esta situación, resulta prioritario mejorar la resistencia de los animales a las infecciones víricas, por lo que es necesario conocer tanto los procesos patológicos como la respuesta inmune del hospedador. El sistema inmune de teleósteos, al igual que el de vertebrados filogenéticamente superiores, está compuesto por el sistema inmune innato, natural o inespecífico, y el adquirido o específico. En peces, al contrario que en vertebrados superiores, el sistema inmune innato presenta una mayor importancia relativa que el adaptativo, constituyendo la primera línea de defensa frente a infecciones víricas. El sistema inmune innato incluye, entre otros mecanismos, la producción de interferones (IFN), que son glicoproteínas (citoquinas) secretadas principalmente por células del sistema inmune en respuesta a una variedad de inductores, especialmente virus. En teleósteos se han detectado hasta la fecha dos tipos de IFN, el IFN tipo I (IFN I) y el IFN tipo II, siendo la inducción del IFN I en respuesta a las infecciones víricas la más estudiada. La síntesis de IFN I se produce rápidamente tras la infección vírica, induciendo, a su vez, la transcripción de genes estimulados por IFN (ISG), como Mx, ISG15 y el gen que codifica a la Proteína Kinasa R (PKR), entre centenares de otros genes, en las células vecinas. La síntesis de proteínas antivirales se produce tras la unión del IFN I a receptores específicos, lo que activa la tirosina quinasa 2 (TYK2) y la Janus quinasa (JAK1), que fosforilan las proteínas activadoras de la transcripción 1 y 2 (STAT1 y STAT2). Los STAT activados penetran en el núcleo celular y, asociados a factor regulador de la transcripción del interferón 9 (IRF9), se unen a los elementos de respuesta estimulados por IFN (ISRE), presentes en los promotores de los ISG. Algunos de los ISG identificados en peces son los que codifican las proteínas ISG15, PKR, vig1, una proteína similar a la proteína con motivos tripartitos de mamíferos (TRIM), y la proteína Mx. Todos los ISG mencionados incrementan su nivel de transcripción en respuesta tanto a la inducción con ácido poliinosinico-policitidílico (poli I:C), como a la infección por algunos virus; sin embargo, su actividad antiviral en peces sólo está demostrada en el caso de la PKR de platija japonesa (Paralichthys olivaceus), la ISG15 de pez cebra (Danio rerio), que tiene actividad frente a distintos virus, y por último, las proteínas Mx, que han sido ampliamente estudiadas en diversas especies de teleósteos, y que tradicionalmente se han utilizado como modelo de actividad antiviral del sistema del IFN I, por lo que es el ISG en el que se centra esta tesis doctoral. Las proteínas Mx son GTPasas de alto peso molecular pertenecientes a la superfamilia de las dinaminas que están ampliamente caracterizadas en mamíferos, ya que juegan un papel fundamental en la respuesta antiviral activada por el IFN I. Todas las GTPasas de gran tamaño tienen la capacidad de auto-ensamblarse formando oligómeros y cooperar en la hidrólisis de GTP. Las proteínas Mx purificadas forman homo-oligómeros de alto peso molecular y se auto-ensamblan in vitro formando anillos o hélices, lo que parece ser crítico para su actividad GTPásica, su estabilidad, y el reconocimiento de las estructuras virales diana. Las proteínas Mx suelen presentar distintas isoformas que difieren tanto en su especificidad antiviral como en su localización intracelular. La localización diferencial de estas proteínas hace que necesariamente inhiban el ciclo vital del virus en diferentes fases. En relación a estos antecedentes, se propone como objetivo principal de esta tesis doctoral la caracterización funcional de la proteína SsMx, como modelo de la actividad del sistema mediado por IFN I. Para la consecución de este objetivo, se ha realizado el estudio de la regulación transcripcional de SsMx, lo que resulta esencial para entender las interacciones virus-hospedador que se establecen durante la infección vírica (capítulo 1 de la presenta tesis doctoral). Además, también se ha determinado el papel de la proteína SsMx frente a la infección vírica mediante el estudio in vitro de la especificidad antiviral (capítulo 2) y el estudio in vivo del papel del sistema del IFN I de lenguado senegalés frente a la infección con VHSV (capítulo 3).