Mimicry between respiratory virus proteins and some human immune proteins

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

A comparative analysis on search for amino acid sequences in viral proteins causing respiratory infections (or respiratory infections syndrome) homologous to amino acid sequences from some human immune proteins was performed. The following viruses were used for comparative computer analysis: coronavirus (SARS-CoV), serotype C subgroup adenovirus C (adenoid 71 strain), measles virus (ICHINOSE-BA strain), rubella (Therien strain) and respiratory syncytial (B1 strain) virus. The search for homologous sequences in viral and human immune proteins was carried out by computer comparison of 12 amino acid fragments, which were assigned as homologous at identity in ≥ 8 positions. The data obtained showed that viral proteins contained homologous motifs in several host immune proteins involved in regulating both the inflammatory response and immune response. Mechanistically, all viruses studied were characterized by sequences homologous to host immune proteins such as complement system proteins, integrins, apoptosis inhibitory proteins, interleukins, and toll-like receptors. Such cellular proteins are actively involved in regulating host inflammatory process and immune response formation. Upon that, a set of host immune proteins, to which homologous fragments were found in viral proteins, was individual for each virus. Interestingly, the largest amount of homologous fragments (up to 20) was mainly concentrated in viral proteins with polymerase and protease activity suggesting that these proteins apart to their major role were involved in production of viral nucleic acids and might participate in regulating host immune system. Envelope, internal and non-structural viral proteins, homologous fragments were detected in much smaller quantities (from 1 to 4). In addition, two fragments homologous to various motifs of the same cellular protein were detected in some viral proteins. Thus, the data obtained further support our understanding that signs of immune system disorders in viral infections can result from multi-layered processes associated with modulation of host innate and adaptive immune system, and open up new approaches to study interaction of viruses with host immune system and identify new functions of viral proteins.

About the authors

I. N. Zhilinskaya

Smorodintsev Institute of Influenza, Ministry of Health of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: irina@influenza.spb.ru

Irina N. Zhilinskaya – PhD, MD (Biology), Leading Researcher, Laboratory of System Virology

197376, St. Petersburg, Prof. Popova str., 15/17
Phone: +7 (812) 499-15-71 

Russian Federation

References

  1. Canedo-Marroqu í n G., Acevedo-Acevedo O., Rey-Jurado E., Saavedra J.M., Lay M.K., Bueno S.M., Riedel C.A., Kalergis A.M. Modulation of host immunity by human respiratory syncytial virus virulence factors: a synergic inhibition of both innate and adaptive immunity. Front Cell Infect. Microbiol., 2017, vol. 7, pp. 367–380. doi: 10.3389/fcimb.2017.00367
  2. Dzananovic E., McKenna S.A, Patel T.R. Viral proteins targeting host protein kinase R to evade an innate immune response: a mini review. Biotechnol. Genet. Eng. Rev., 2018, vol. 34, no. 1, pp. 33–59. doi: 10.1080/02648725.2018.1467151
  3. Fonseca G.J., Thillainadesan G., Yousef A.F., Ablack J.N., Mossman K.L., Torchia J., Mymryk J.S., Adenovirus evasion of interferon-mediated innate immunity by direct antagonism of a cellular histone posttranslational modification. Cell Host Microbe, 2012, vol. 11, no. 6, pp. 597–606. doi: 10.1016/j.chom.2012.05.005
  4. Goritzka M., Pereira C., Makris S., Durant L.R., Johansson C. T cell responses are elicited against respiratory syncytial virus in the absence of signaling through TLRs, RLRs and IL-1R/IL-18R. Sci. Rep., 2015, vol. 5, pp. 18533–18550. doi: 10.1038/srep18533
  5. Griffin D.E., Plemper R.K. The immune response in measles: virus control, clearance and protective immunity. Viruses, 2016, vol. 8, no. 10, pp. 282–289. doi: 10.3390/v8100282
  6. Hendrickx R., Stichling N., Koelen J., Kuryk L., Lipiec A., Greber U.F. Innate immunity to adenovirus. Hum. Gene Ther., 2014, vol. 25, no. 4, pp. 265–284. doi: 10.1089/hum.2014.0
  7. Hulda R.J., Dijkman R. Coronaviruses and the human airway: a universal system for virus-host interaction studies. Front Microbiol., 2013, vol. 4, pp. 276–285. doi: 10.1186/s12985-016-0479-5
  8. Lecendreux M., Libri V., Jaussent I., Mottez E., Lopez R., Lavault S., Regnault A., Arnulf I., Dauvilliers Y. Impact of cytokine in type 1 narcolepsy: Role of pandemic H1N1 vaccination. J. Autoimmun., 2015, vol. 60, pp. 20–31. doi: 10.1016/j.jaut.2015.03.003
  9. Lei J., Hilgenfeld R. RNA-virus proteases counteracting host innate immunity. FEBS Lett., 2017, vol. 591, no. 20, pp. 3190–3210. doi: 10.1002/1873-3468.12827
  10. Li Y.H, Wei X., Ji S., Gui S.Y., Zhang S.M. In vivo effects of the NLRP1/NLRP3 inflammasome pathway on latent respiratory virus infection. Int. J. Mol. Med., 2018, vol. 41, no. 6, pp. 3620–3628. doi: 10.3892/ijmm.2018.3521
  11. Luo G., Ambati A., Lin L., Bonvalet M., Partinen M., Ji X., Maecker H.T., Mignot E.J. Autoimmunity to hypocretin and molecular mimicry to flu in type 1 narcolepsy. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 2018, vol. 115, no. 52, pp. E12323–E12332. doi: 10.1073/pnas.1818150116
  12. Matthews J.D., Tzeng W.P., Frey T.K. Determinants in the maturation of rubella virus p200 replicase polyprotein precursor. J. Virol., 2012, vol. 86, no. 12, pр. 6457–6469. doi: 10.1128/JVI.06132-11
  13. Newton A.H., Cardani A., Braciale T.J. The host immune response in respiratory virus infection: balancing virus clearance and immunopathology. Semin. Immunopathol., 2016, vol. 8, no. 4, pp. 471–482. doi: 10.1007/s00281-016-0558-0
  14. Rockx B., Donaldson E., Frieman M., Sheahan T., Corti D., Lanzavecchia A., Baric R.S. Escape from human monoclonal antibody neutralization affects in vitro and in vivo fitness of severe acute respiratory syndrome coronavirus. J. Infect. Dis., 2010, vol. 201, no. 6, pp. 946–955. doi: 10.1086/651022
  15. Saariaho A.H., Vuorela A., Freitag T.L., Pizza F., Plazzi G., Partinen M., Vaarala O., Meri S. Autoantibodies against ganglioside GM3 are associated with narcolepsy-cataplexy developing after Pandemrix vaccination against 2009 pandemic H1N1 type influenza virus. J. Autoimmun., 2015, vol. 63, pр. 68–75. doi: 10.1016/j.jaut.2015.07.006
  16. Sarkanen T.O., Alakuijala A.P.E., Dauvilliers .A., Partinen M.M. Incidence of narcolepsy after H1N1 influenza and vaccinations: Systematic review and meta-analysis. Sleep Med. Rev., 2018, vol. 38, pp. 177–186. doi: 10.1016/j.smrv.2017.06.006
  17. Totura A.L., Whitmore A., Agnihothram S., Schä fer A., Katze M.G., Heise M.T., Baric R.S. Toll-like receptor 3 signaling via TRIF contributes to a protective innate immune response to severe acute respiratory syndrome coronavirus infection. mBio, 2015, vol. 26, no. 3: e00638–15. doi: 10.1128/mBio.00638-15
  18. Voelker D.R., Numata M. Phospholipid regulation of innate immunity and respiratory viral infection. J. Biol. Chem., 2019, vol. 294, no. 12, pp. 4282–4289. doi: 10.1074/jbc.AW118.003229
  19. Walter J.M., Wunderink R.G. Severe respiratory viral infections: new evidence and changing paradigms. Infect. Dis. Clin. North Am., 2017, vol. 31, no. 3, pp. 455–474. doi: 10.1016/j.idc.2017.0
  20. Zhang L., Qin Y., Chen M. Viral strategies for triggering and manipulating mitophagy. Autophagy, 2018, vol. 14, no. 10, pp. 16651673. doi: 10.1080/15548627.2018.1466014

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2020 Zhilinskaya I.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».