Сравнительный анализ экспрессии ключевых белков для инфицирования коронавирусом клеточных культур различного происхождения

Экспрессия определённых рецепторов и протеаз в каждом типе клеток диктует относительное предпочтение различных путей проникновения SARS-CoV-2: путём слияния вирусной мембраны с мембраной клетки-хозяина, опосредованного TMPRSS2, либо путём эндоцитоза, при котором катепсин L (CTSL) отвечает за расщепление S-белка вируса. В клеточных линиях человека различного тканевого происхождения (n=5) и в линиях клеток, происходящих из почечной ткани различных видов животных (n=7), оценён уровень экспрессии м-РНК трёх ключевых белков (ACE2-рецептора, сериновой протеазы TMPRSS2 и катепсина L), участвующих в этапе проникновения вируса SARS CoV-2 в клетки хозяина. Наибольший уровень экспрессии гена ACE2 наблюдался в клетках аденокарциномы ободочной кишки человека Caco-2, а в клетках Vero и VeroE6 (почка африканской зелёной мартышки) уровень экспрессии этого гена более чем в 4 раза превышал таковой для остальных исследованных клеточных линий животного происхождения. Среди клеточных линий человека наибольший уровень экспрессии гена TMPRSS2 наблюдался для клеточных культур HEK293T (почка эмбриона) и Caco-2, среди культур клеток животного происхождения — для клеток MDBK (бык домашний). Максимальный уровень экспрессии мРНК гена CTSL имел место для культуры А549 (карцинома лёгкого человека). Полученные данные представляют интерес для выбора модельной системы исследования путей, используемых вирусом для проникновения в инфицируемые мишени и изучения различных аспектов взаимодействия SARS-CoV-2 с клеткой.

1. Izaguirre, G. The proteolytic regulation of virus cell entry by furin and other proprotein convertases / G. Izaguirre // Viruses. – 2019. – Vol. 11, no. 9. – P. 837.

2. The role of cysteine peptidases in coronavirus cell entry and replication: the therapeutic potential of cathepsin inhibitors / A. Pišlar [et al.] // PLoS Pathog. – 2020. – Vol. 16, no. 11. e1009013.

3. Mechanisms of SARS-CoV-2 entry into cells / C.B. Jackson [et al.] // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. – 2022. – Vol. 23, no. 1. – P. 3-20.

4. Human immunodeficiency viruses pseudotyped with SARS-CoV-2 spike proteins infect a broad spectrum of human cell lines through multiple entry mechanisms / C. Xu [et al.] // Viruses. – 2021. – Vol. 13, no. 6. – P. 953.

5. The SARS-CoV-2 spike protein has a broad tropism for mammalian ACE2 proteins / C. Conceicao [et al.] // PLoS Biol. – 2020. – Vol. 18, no. 12. e3001016.

6. SARS-CoV-2 pseudovirus infectivity and expression of viral entry-related factors ACE2, TMPRSS2, Kim-1, and NRP-1 in human cells from the respiratory, urinary, digestive, reproductive, and immune systems / F. Zhang [et al.] // J. Med. Virol. – 2021. – Vol. 93. – P. 6671-6685.

7. Cathepsin L plays a key role in SARS-CoV-2 infection in humans and humanized mice and is a promising target for new drug development / M. Zhao [et al.] // Signal Transduct. Target Ther. – 2021. – Vol. 6, no. 1. – P. 134.

8. A comprehensive investigation of the mRNA and protein level of ACE2, the putative receptor of SARS-CoV-2, in human tissues and blood cells / Y. Wang [et al.] // Int. J. Med. Sci. – 2020. – Vol. 17, no. 11. – P. 1522-1531.

9. Evaluating angiotensin-converting enzyme 2-mediated SARS-CoV-2 entry across species / H-L. Zhang [et al.] // J. Biol. Chem. – 2021. – Vol. 296. – P. 100435.

10. Structure and activity of human TMPRSS2 protease implicated in SARS-CoV-2 activation / B. Fraser [et al.] // Nat. Chem. Biol. – 2022. – Vol. 18, no. 9. – P. 963-971.

11. Wettstein, L. The transmembrane protease TMPRSS2 as a therapeutic target for COVID-19 treatment / L. Wettstein, F. Kirkhoff, J. Munch // Int. J. Mol. Sci. – 2022. – Vol. 23, no. 3. – P. 1351.

12. Huang, C. Comparative analyses of ACE2 and TMPRSS2 gene: implications for the risk to which vertebrate animals are susceptible to SARS-CoV-2 / C. Huang, Y. Jiang, J. Yang // J. Med. Virol. – 2021. – Vol. 93, no. 9. – P. 5487-5504.

13. Berdowska, I. Cathepsin L, transmembrane peptidase/serine subfamily member 2/4, and other host proteases in COVID-19 pathogenesis – with impact on gastrointestinal tract / I. Berdowska, M. Matusiewicz // World J. Gastroenterol. – 2021. – Vol. 27, no. 39. – P. 6590-6600.

14. The genome landscape of the african green monkey kidney-derived Vero cell line / N. Osada [et al.] // DNA Res. – 2014. – Vol. 21, no. 6. – P. 673-683. 15. Culture of SARS-CoV-2 in a panel of laboratory cell lines, permissivity, and differences in growth profile / N. Wurtz [et al.] // Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. – 2021. – Vol. 40, no. 3. – P. 477-484.

15. Culture of SARS-CoV-2 in a panel of laboratory cell lines, permissivity, and differences in growth profile / N. Wurtz [et al.] // Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. – 2021. – Vol. 40, no. 3. – P. 477-484