マダニ媒介フラビウイルスが毒蜘蛛の正体であるスフィンゴミエリン酵素（SMase）を阻害してスフィンゴミエリン脂質レベルを上昇させ、マダニの生存に寄与していることを明らかにした

Tick-Borne Flavivirus Inhibits Sphingomyelinase (SMase), a Venomous Spider Ortholog to Increase Sphingomyelin Lipid Levels for Its Survival in Ticks.

• Pravesh Regmi
• Supreet Khanal
• Girish Neelakanta
• Hameeda Sultana

抄録

これまでの研究では、マダニなどの節足動物の細胞が細胞外小胞（エクソソームを含む）を分泌し、フラビウイルスのRNAやタンパク質のヒト細胞への伝達を仲介していることを明らかにしてきました。関節足動物が媒介するフラビウイルス感染の分子機構を解明することは非常に重要である。本研究では、マダニ媒介ランガットウイルス（LGTV；マダニ媒介脳炎ウイルス複合体）の存在下で、スフィンゴミエリン（SM）脂質などの基質の加水分解開裂を触媒するスフィンゴミエリン酵素D（SMase D）の節足動物SMaseの発現が、マダニ（）とマダニ細胞（）の両方で有意に減少することを示した。このSMaseのレベルの低下は、マダニ細胞におけるLGTV複製時のSMase活性の低下と相関していた。これらのデータは、LGTVが媒介するSMaseの抑制により、膜に関連したウイルス複製とエクソソームのバイオジェネシスをサポートするSM脂質レベルの蓄積を可能にしたことを示している。また、GW4869 阻害剤の投与により、ウイルス負荷と蓄積した SM 脂質レベルを抑制することで、SMase の活性を回復させることができた。本研究の結果は、マダニの膜結合SM脂質に関連したウイルス複製の調節における、このクモ毒正体SMaseの重要な役割を示唆している。以上のことから、本研究は、節足動物のSMaseがマダニ-LGTV相互作用において新たな役割を果たすことを示唆するだけでなく、マダニ媒介ウイルス感染に対するベクター防御機構や抗ウイルス経路におけるSMaseの重要な機能についても新たな知見を提供するものであると考えられる。

Our previous study showed that cells from medically important arthropods, such as ticks, secrete extracellular vesicles (EVs) including exosomes that mediate transmission of flavivirus RNA and proteins to the human cells. Understanding the molecular determinants and mechanism(s) of arthropod-borne flavivirus transmission via exosome biogenesis is very important. In this current study, we showed that in the presence of tick-borne Langat Virus (LGTV; a member of tick-borne encephalitis virus complex), the expression of arthropod SMase, a sphingomyelinase D (SMase D) that catalyzes the hydrolytic cleavage of substrates like sphingomyelin (SM) lipids, was significantly reduced in both ticks () and in tick cells (). The SMase reduced levels correlated with down-regulation of its activity upon LGTV replication in tick cells. Our data show that LGTV-mediated suppression of SMase allowed accumulation of SM lipid levels that supported membrane-associated viral replication and exosome biogenesis. Inhibition of viral loads and SM lipid built up upon GW4869 inhibitor treatment reversed the SMase levels and restored its activity. Our results suggest an important role for this spider venomous ortholog SMase in regulating viral replication associated with membrane-bound SM lipids in ticks. In summary, our study not only suggests a novel role for arthropod SMase in tick-LGTV interactions but also provides new insights into its important function in vector defense mechanism(s) against tick-borne virus infection and in anti-viral pathway(s).

Copyright © 2020 Regmi, Khanal, Neelakanta and Sultana.