Exploring the peroxisome-dependent antiviral immune signaling | Estudo dos mecanismos de sinalização da resposta imune antiviral dependente dos peroxissomas

Detection of cytosolic viral RNA by the members of the RIG-I-like receptor (RLR) family, induces the oligomerization and activation of the mitochondrial antiviral signaling (MAVS) at peroxisomes and mitochondria, which culminates in the production of interferons (IFNs) and IFN-stimulated genes (ISGs). We developed a novel genetic approach to evaluate MAVS activation at each subcellular compartment. By employing a doxycycline-inducible system in murine and human cell models, we demonstrate that the peroxisomal MAVS strongly induces an early type I and III IFN-dependent response, in contrast to a late mitochondrial response. Coherently, we can detect an earlier formation of peroxisomal MAVS oligomers upon both doxycycline treatment, leading to MAVS overexpression, or a conventional 3p-hpRNA stimulation, causing RIG-I/MAVS activation. These observations reveal different dynamics at the crucial activation step of MAVS at peroxisomes and mitochondria, which highlights the nuances of each subcellular compartment environment for the antiviral response. In this work, we also studied the importance of interorganelle communication between peroxisomes and the endoplasmic reticulum (ER) in the MAVSdependent immune response. To achieve that, we manipulated acyl-CoA binding domain containing 5 (ACBD5), a peroxisomal protein responsible for the establishment of a tether between the two organelles in order to assure critical cellular metabolic functions. Here, we can demonstrate that the absence of ACBD5 weakens type I IFN signaling dependent on the RIG-I/MAVS pathway. This observation is associated with a reduced capacity to form MAVS oligomers, upon RIG-I activation in ACBD5 KO cells. Overall, a functional interaction bond between peroxisomes and ER proves to be relevant to MAVS-mediated IFN antiviral signaling and innate immunity. Our data answers long lasting queries about MAVS particularities in terms of signaling dynamics and end products of its immune response when stemming from separate places in the cell. Furthermore, this project provides a lead to follow-up studies on the interplay between subcellular compartments and how their close by communication might impact virus-host interactions.

A detecção de RNA viral citosólico pelos membros da família de receptores semelhantes ao RIG-I (RLR) induz a oligomerização e ativação da proteína de sinalização antiviral mitocondrial (MAVS) nos peroxissomas e mitocôndrias, o que culmina na produção de interferões (IFNs) e genes estimulados por IFN (ISGs). Neste projeto, desenvolvemos uma nova abordagem genética para avaliar a ativação da MAVS em cada compartimento subcelular. Ao empregar um sistema induzível por doxiciclina em modelos celulares murinos e humanos, demonstramos que a MAVS peroxissomal induz uma resposta antecipada dependente de IFN tipo I e III, em contraste com uma resposta mitocondrial mais tardia. Coerentemente, podemos detectar uma formação mais rápida de oligómeros de MAVS peroxissomal, tanto após o tratamento com doxiciclina, levando à sobreexpressão da MAVS, como após a estimulação convencional com 3p-hpRNA, causando ativação da via RIG-I/MAVS. Essas observações revelam diferentes dinâmicas no passo crucial de ativação da MAVS nos peroxissomas e mitocôndrias, destacando a importância das nuances de cada ambiente subcelular para a resposta antiviral. Neste trabalho, também estudamos a importância da comunicação entre os peroxissomas e o retículo endoplasmático (ER) na resposta imune dependente da MAVS. Para isso, manipulamos a proteína contendo o domínio de ligação de acil-CoA 5 (ACBD5), localizada nos peroxissomas e responsável pelo estabelecimento de uma ligação entre os dois organelos para garantir funções metabólicas celulares. Aqui, podemos demonstrar que a ausência de ACBD5 enfraquece a sinalização do tipo I IFN dependente da via RIG-I/MAVS. Essa observação está associada a uma capacidade reduzida de formar oligómeros da MAVS, após a ativação do RIG-I, em células ACBD5 KO. No geral, uma interação funcional entre os peroxissomas e o ER prova ser relevante para a sinalização antiviral da MAVS mediada pelo IFN e para a imunidade inata. Os nossos dados respondem a dúvidas prementes sobre as particularidades da MAVS em termos da sua dinâmica de sinalização e produtos finais da resposta imune, quando provenientes de diferentes locais na célula. Além disso, fornecem argumentos para continuar o estudo da relação entre compartimentos subcelulares e como a sua comunicação próxima pode impactar as interações vírus-hospedeiro.

Programa Doutoral em Biomedicina