PARP inducidos por IFN: ¿sensores de ácidos nucleicos extraños?

Abstracto: Las células han desarrollado diferentes estrategias para hacer frente a las infecciones virales. La clave para iniciar una respuesta de defensa contra los virus es la capacidad de distinguir las moléculas extrañas de las propias. Un mecanismo central es la percepción de ácidos nucleicos extraños por parte de las proteínas del huésped que, a su vez, inician una respuesta inmune eficiente. Los receptores de reconocimiento de patrones de detección de ácidos nucleicos han evolucionado y cada uno de ellos se dirige a características específicas para discriminar el ARN viral del huésped. Estos se complementan con varias proteínas de unión a ARN que ayudan a detectar ARN extraños. Cada vez hay más pruebas de que las ADP-ribosiltransferasas (ART; PARP9—PARP15) inducibles por interferón contribuyen a la defensa inmunitaria y a la atenuación de los virus. Sin embargo, aún se desconocen en gran medida su activación, sus objetivos posteriores y los mecanismos precisos de interferencia con los virus y su propagación. PARP13 es más conocido por sus actividades antivirales y su papel como sensor de ARN. Además, PARP9 se ha descrito recientemente como un sensor de ARN viral. Aquí discutiremos hallazgos recientes que sugieren que algunos PARP funcionan en la inmunidad innata antiviral. Ampliamos estos hallazgos e integramos esta información en un concepto que describe cómo los diferentes PARP podrían funcionar como sensores de ARN extraño. Especulamos sobre las posibles consecuencias de la unión del ARN con respecto a las actividades catalíticas de las PARP, la especificidad del sustrato y la señalización, que en conjunto dan como resultado actividades antivirales.

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Palabras clave: ADP-ribosilación; MARilación; hidrolasa; interferón; macrodominio; PARP; virus ARN

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1. Introducción

Para establecer una respuesta inmune innata a los virus invasores, las células deben poder distinguirse de las extrañas. Esto es posible en parte gracias a un repertorio de proteínas que detectan específicamente ácidos nucleicos extraños. Estas proteínas pertenecen a los llamados receptores de reconocimiento de patrones (PRR) que reconocen y se unen a patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP), incluidos diferentes ácidos nucleicos asociados a patógenos [1–3]. En general, tras la unión de PAMP, estos PRR se activan para desencadenar eventos de señalización posteriores mediante la activación de factores de transcripción, como los factores reguladores de interferón 3 y 7 (IRF3, IRF7) y el factor nuclear kappa B (NF-κB). Esto da como resultado la activación de un programa de expresión génica, que incluye la inducción de interferón (IFN), así como otros genes de citocinas. Los IFN actúan de manera paracrina y autocrina para inducir la expresión de genes estimulados por interferón (ISG) mediante los cuales se promueve un estado antipatogénico [1,3]. Los PRR que detectan ácidos nucleicos se pueden subdividir en dos grupos, los sensores de ácido nucleico endosómicos y citosólicos del compartimento utilizado. Un subconjunto de receptores tipo Toll (TLR) pertenece al primer subgrupo, mientras que el segundo grupo incluye receptores similares al gen I inducible por ácido retinoico (RIG-I) (RLR), proteína quinasa R (PKR), oligoadenilato 20-50. proteínas sintetasa (OAS1-3), receptores similares al dominio de oligomerización de unión a nucleótidos (NOD) (NLR), ausentes en los receptores similares al melanoma 2 (AIM2) (ALR) y GMP-AMP sintasa cíclico (cGAS) [2 ,4–10]. Además de estos PRR clásicos, se ha descrito una lista cada vez mayor de proteínas sensoras de ácidos nucleicos o proteínas accesorias. Estos incluyen helicasas, ubiquitina ligasas y ADP ribosiltransferasas, que pueden detectar ciertos ácidos nucleicos, ayudar o mediar en el reconocimiento de ácidos nucleicos extraños y acelerar la señalización posterior, contribuyendo así a modular una respuesta inmune antiviral [11-15]. PARP13 es más conocido por sus actividades de unión al ácido ribonucleico (ARN) viral [11]. Además, PARP9 ha sido identificado recientemente como un sensor de ARN extraño [15]. Para PARP13, la unión del ARN se ve facilitada por dominios de dedos de zinc, mientras que para PARP9 el macrodominio se ha identificado como un módulo de unión al ARN viral. PARP9 y PARP13 pertenecen a la familia de adenosina difosfato (ADP)-ribosiltransferasa similar a la toxina diftérica (ARTD), de la cual un pequeño subconjunto de proteínas se ha relacionado con la inmunidad innata debido a su capacidad de respuesta a los IFN (para obtener más información sobre las PARP como ISG, consulte una excelente revisión reciente [16]). Estas proteínas comparten un dominio conservado de ADP-ribosiltransferasa (ART) que, con la excepción de PARP13, posee actividad de mono-ADP-ribosilación (MARilación). Todos estos PARP se caracterizan por una variedad de dominios proteicos adicionales, entre ellos macrodominios, dominios de reconocimiento de ARN o dedos de zinc. Aunque las funciones de estos dominios asociados se desconocen en gran medida, muchos de ellos se han asociado con la unión al ARN. Por lo tanto, proporcionan a estas proteínas la capacidad potencial de funcionar como sensores de ARN similar a lo que se ha propuesto para PARP9 y PARP13 [11,15]. Juntos, planteamos la hipótesis de que las PARP inducibles por IFN funcionan como PRR sensibles al ARN y amplían las modalidades de unión al ARN de los PRR clásicos conocidos con respecto a las especificidades de secuencia y/o estructura. Además, la unión del ARN podría regular sus modos de acción y funcionalidad.

2. Los receptores clásicos de reconocimiento de patógenos

2.1. PRR compartimentados

Los receptores tipo peaje implicados en la detección de ácidos nucleicos patógenos son TLR3 y TLR7- 9 [4,17-19]. Estos TLR están integrados en las membranas de los endosomas con su ectodominio de unión a ácido nucleico N-terminal mirando hacia el interior de estas vesículas [4,17,18]. La unión de ácidos nucleicos provoca la dimerización de dos TLR, tras lo cual se inician diversos procesos de señalización [4]. Debido a su localización, estos TLR son capaces de responder a patógenos endocitosados ​​o fagocitados que pueden ser desensamblados en este compartimento mediante la acción de proteasas y nucleasas endosómicas. Como resultado, el ARN o el ácido desoxirribonucleico (ADN) derivado de patógenos se procesa y expone, proporcionando PAMP que pueden interactuar con los TLR endosómicos [18]. Esto inicia una primera ola de señalización antiviral [4,18,19]. Para cubrir el reconocimiento de una amplia gama de patógenos diferentes, estos TLR han desarrollado diferentes preferencias por los ácidos nucleicos [4,18,19]. TLR3 reconoce y se une a especies de ARN bicatenario basándose en interacciones electrostáticas entre aminoácidos cargados positivamente como parte de las repeticiones ricas en leucina en el ectodominio y la columna vertebral de ribosa-fosfato cargada negativamente del ARN. La unión se produce independientemente de secuencias de ARN específicas [19]. Recientemente, se ha demostrado su activación por híbridos de ARN-ADN derivados del bucle R celular, lo que provoca una señalización inmune posterior que da como resultado la activación de IRF3 [20]. Sin embargo, aún no está claro cómo se regula el procesamiento del bucle R y cómo estos híbridos, originalmente generados en el núcleo, llegan al citosol o incluso son capaces de activar este receptor endosómico. Es de destacar que las secuencias que forman R-Loop también se han identificado entre los virus, pero es necesario investigar si estas realmente forman estructuras R-Loop y son capaces de desencadenar la activación de TLR3 [21]. TLR7 y TLR8, que están estrechamente relacionados, detectan ARN monocatenario y productos de degradación del ARN. Tanto TLR7 como TLR8 albergan dos motivos de unión a ARN, de los cuales el primero reconoce una única guanosina o uridina, respectivamente, mientras que se ha demostrado que el segundo media cierta especificidad de secuencia. TLR7 se une preferentemente a polímeros, mientras que TLR8 detecta oligorribonucleótidos UG/UUG [22,23]. Por el contrario, se ha demostrado que TLR9 se une al ADN monocatenario que contiene el motivo CpG [4, 18].

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2.2. PRR citosólicos

Los sensores clave de los ácidos nucleicos virales en el citosol, presentes tras la infección viral, son los RLR [2,7,24]. El miembro epónimo de estos receptores citosólicos es RIG-I. Los miembros adicionales incluyen el gen 5 de la asociación de diferenciación del melanoma (MDA5) y el laboratorio de Genética y Fisiología 2 (LGP2). Las tres proteínas comparten una organización de dominio similar con un dominio central de ARN-helicasa que, junto con su dominio C-terminal (CTD), media la unión de ARN [2,7,24]. A diferencia de LGP2, RIG-I y MDA5 comparten dos dominios de activación y reclutamiento de caspasas (CARD) en su extremo N que desencadenan eventos de señalización posteriores [2,7]. En el caso de RIG-I, estas CARD están unidas intramolecularmente por el dominio helicasa y CTD, provocando una conformación cerrada de la proteína y evitando así la señalización posterior en ausencia de un ligando [7,25]. El reconocimiento de ácidos nucleicos implica la hidrólisis de ATP por RIG-I y provoca el cambio a una conformación abierta y su oligomerización. Esto permite una interacción más estrecha de la parte de unión al ARN con los ácidos nucleicos, mientras que las CARD se liberan para interactuar con el interactor mitocondrial de señalización del virus (MAVS) para la transducción de señales posteriores [7,24]. Este estado autoinhibitorio mostrado para RIG-I no ocurre para MDA5. En cambio, MDA5 muestra una conformación abierta, flexible y, por tanto, desinhibida. Esto implica señalización posterior tras la sobreexpresión de MDA5 en ausencia de un ligando de ARN [26-28]. Debido a la falta de TARJETAS, LGP2 no puede iniciar directamente la señalización descendente a través de MAVS. Pero parece funcionar como un modulador de la señalización MDA5. En niveles bajos de proteína, LGP2 acelera y estabiliza la interacción del ARN MDA5-, mientras que niveles altos de LGP2 conducen a la inhibición de MDA5 [27,29,30]. Para los tres miembros de la familia, el reconocimiento de los ácidos nucleicos se ve facilitado por el dominio helicasa central y el CTD [2,7,24]. Estos dominios proteicos facilitan la exploración de características bioquímicas ubicadas en el extremo 50 de las moléculas de ARN. A pesar de compartir dominios de helicasa y CTD comparables, RIG-I y MDA5 detectan características ligeramente diferentes dentro de los ARN [31]. RIG-I prefiere ARN bicatenarios (ds) o ssRNA más cortos y se activa mediante 5 0 -PPP-dsRNA o 50 -pp-dsRNA, mientras que RIG-I no detecta 50 ARN monofosforilado [32]. Además, RIG-I reconoce los ARN enriquecidos en regiones poli-U/UC o AU, así como los ARN virales circulares [33-35]. Se propone que la unión a los ARN circulares esté mediada por características estructurales del ARN o mediante proteínas accesorias de unión al ARN, que deben identificarse [33]. MDA5 se une preferentemente a ARNbc largos y regiones ricas en AU [28,36,37]. Se ha demostrado que LGP2 detecta una amplia gama de ARN diversos. Ni el estado de fosforilación del extremo 50- ni la longitud del ARN parecen influir en el reconocimiento y la unión de LGP2 [38,39]. También se sabe que la detección de ARN por parte de las proteínas 1 a 3 de la familia PKR o OAS contribuye a una respuesta de defensa antiviral [9,10]. PKR reconoce moléculas de ARNbc de más de 30 pb de forma independiente de la tapa [40], pero se ha descrito la unión de ARN monocatenario y ARN 5'-PPP estructurado [41,42]. La unión se ve facilitada por dos dominios de unión a ARN en tándem ubicados en su mitad N-terminal, que tras la unión al ARN inician la dimerización de PKR y la posterior activación de la quinasa [43]. OAS1-3 se une al ARNbc [10,44–46]. Tras la unión del ARNbc, OAS1-3 sintetiza entre 20 y 50 oligoadenilatos unidos a fosfodiéster, que sirven como segundo mensajero para desencadenar la dimerización y, a su vez, la activación de la ribonucleasa (RNasa) L y, por tanto, la escisión del ARN [10,47]. Los fragmentos de ARN escindidos sirven para amplificar la señalización antiviral tal como los detectan los PRR [9]. Los NLR y ALR muestran una línea adicional de defensa inmune [1,6,48]. Tras la activación, se ha demostrado que algunos NLR y ALR inician el ensamblaje de los llamados inflamasomas, complejos enzimáticos multiproteicos en los que se oligomerizan y se unen a una proteína tipo mota asociada a la apoptosis que contiene dominios CARD (ASC) para mediar en la activación proteolítica de la caspasa. -1. Esto, a su vez, permite la maduración de citocinas como la interleucina 1 (IL-1 ) y la IL-18, contribuyendo así a una respuesta inmunitaria antiviral. Entre los NLR, se ha demostrado que NLRP3 es activado por una amplia gama de ARN diversos [8,49]. Sin embargo, no se ha demostrado la interacción directa con los ARN. En cambio, NLRP3 se ensambla con proteínas accesorias, entre ellas las ARN helicasas DExD/H-box o las ubiquitina ligasas TRIM, que se ha demostrado que permiten la detección de ARN y, posteriormente, la activación del inflamasoma [8,49]. A diferencia de NLRP3, AIM2, como representante de los ALR, se activa mediante el ADN [6,48,50].

Además de AIM2, cGAS funciona como un sensor citosólico de ADN [5]. La activación completa de cGAS se produce al unirse a moléculas de ADN más largas. Estos permiten la dimerización de cGAS, un requisito previo para la activación completa. Sin embargo, se ha demostrado que cGAS reconoce una variedad de moléculas de ADN, entre ellas ADNds, ADNss que proporciona estructuras secundarias que dan como resultado ADNds o híbridos de ARN-ADN (como, por ejemplo, derivados de bucles R). Tras la unión, la señalización se propaga mediante la activación mediada por cGAMP del estimulador de genes de interferón (STING), lo que da como resultado la activación de IRF3 [5]. Por lo tanto, el cGAS puede ser activado por el ADN patógeno pero también por el ADN celular, por ejemplo en respuesta al ADN citosólico como resultado de una mala segregación de cromosomas, micronúcleos y rotura del ADN [51]. Además de estos PRR clásicos, se han identificado varios factores adicionales del huésped que sirven como sensores de ácidos nucleicos extraños, entre ellos las helicasas de caja DExD/H, las ubiquitina ligasas de la familia de motivos tripartitos (TRIM) y un número creciente de diversas proteínas de unión a ARN adicionales [12- 14,52,53]. Además, la muy heterogénea familia de receptores carroñeros ha sido implicada en la inmunidad innata y se ha demostrado que algunos miembros se unen a ácidos nucleicos extraños [54]. Para algunas de estas proteínas de unión a ARN, se ha implicado la función de andamiaje [3,5,12]. Detectan y se unen al ARN extraño y lo presentan a los RLR, contribuyendo así a amplificar la señalización antiviral [3,5,12].

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3. PARP13: un sensor de ARN viral

Una de estas proteínas de andamiaje mencionadas anteriormente, que participa en la respuesta inmune innata, es la proteína antiviral con dedos de zinc (ZAP), también conocida como PARP13 (Figura 1). Aunque no posee actividad catalítica, es conocido por su eficaz actividad antiviral [11]. PARP13 existe en cuatro isoformas diferentes, que surgen del empalme y poliadenilación alternativos [11,16]. Las dos isoformas mejor estudiadas son PARP13.1 (ZAPL) y PARP13.2 (ZAPS), esta última carece del dominio similar a PARP [11]. Mientras que PARP13.1 parece expresarse constitutivamente, PARP13.2 se induce mediante la señalización del interferón [55]. Para PARP13.2 se ha descrito una interacción con las 30 regiones no traducidas (30 UTR) del ARN mensajero (ARNm) del interferón, por lo que se considera que está implicado en una respuesta de retroalimentación negativa a la señalización del IFN [55]. Curiosamente, se descubrió que PARP13.2 se colocaliza con RIG-I cuando se estimula con ARN bicatenario (dsRNA) de 50 -PPP y parece desempeñar un papel en la promoción de la producción de interferón [56]. Todas las isoformas de PARP13 tienen un dominio de unión a ARN (RBD) que consta de cuatro motivos de dedos de zinc CH (ZnF), el segundo de los cuales es conocido por su bolsillo de unión hidrófobo con una alta afinidad por los dinucleótidos CpG [11, 57]. Los otros ZnF muestran una débil afinidad por el ARN de secuencias desconocidas [11]. PARP13 es capaz de dimerizarse, e incluso se ha sugerido la multimerización de PARP13 en el ARN objetivo para una defensa eficaz contra patógenos [11]. Recientemente, una prueba de interactoma de ARN del coronavirus tipo 2 del síndrome respiratorio agudo grave (SARS-CoV-2) identificó que PARP13, así como su cofactor TRIM25, se une directamente al ARN viral [58]. Tras la expresión ectópica de PARP13.1 y PARP13.2, PARP13.2, pero no PARP13.1, pareció tener un efecto antiviral, como lo demuestra una reducción significativa de la proteína no estructural 12 (nsP12) del SARS-CoV-2 Niveles de ARN, que codifican la ARN polimerasa viral dependiente de ARN [58]. Por el contrario, Nchioua y sus colegas informaron de una reducción en la acumulación de ARN de longitud completa del SARS-CoV-2 solo en experimentos de precisión overex de PARP13.1 [59]. Sin embargo, para ambas isoformas, se observó una reducción en los niveles de ARN de la proteína estructural de pico y nucleocápside del SARS-CoV-2 [59]. Las diferencias en la localización celular podrían explicar estos hallazgos, ya que PARP13.2 tiene una distribución citoplasmática difusa, mientras que PARP13.1 puede estar S-farnesilado, lo que lo localiza en los endolisosomas o el retículo endoplásmico (RE) [11]. El SARS-CoV-2 forma vesículas de doble membrana derivadas del RE para su replicación [60]. De hecho, más tarde se demostró que la S-farnesilación de PARP13.1 es necesaria para la atenuación del SARS-CoV-2 [61]. También se ha descrito actividad antiviral frente al virus de la influenza A (IAV). Si bien PARP13.1 parece modular la expresión de proteínas virales, se ha descrito que PARP13.2 se dirige directamente al ARN de IAV [11,62]. Liu y sus colegas informaron que PARP13.1 promueve la poli-ADP-ribosilación (PARilación) de las proteínas polimerasas del IAV, lo que conduce a su posterior ubiquitinación y degradación [62].

Sin embargo, como PARP13 no tiene actividad catalítica reportada, es necesario involucrar otra proteína ribosiladora de ADP en este proceso. La isoforma más corta, PARP13.2, es capaz de unirse al ARNm de la ARN polimerasa 2 básica (PB2) del IAV y conduce a su degradación, además de prevenir su traducción [63]. Este proceso es contrarrestado por la proteína no estructural 1 (NS1) del IAV, que previene la unión del ARN viral mediante PARP13.2 [63]. Curiosamente, el ARNm de NS1 tampoco parece verse afectado por PARP13.2 [63]. Potencialmente, esto podría atribuirse a estructuras secundarias dentro del ARN NS1, que se ha demostrado que forman horquillas, lo que hace que gran parte de este ARN sea bicatenario [64]. Otro género de virus restringido por PARP13 son los alfavirus como el virus Sindbis, que es el objetivo de PARP13.1 en gránulos de estrés (SG) [55]. Recientemente, diferentes grupos encontraron en experimentos de cristalización que el bolsillo WWE2 de PARP13 es capaz de unirse a un resto ADP-ribosa (ADPr) de cadenas de poli-ADP-ribosa (PAR) [65,66]. Xue y sus colegas también confirmaron estos resultados in vitro y revelaron un papel esencial de dos aminoácidos en el dominio WWE2, W611 y Q668, para esta unión. Además, demostraron que ZnF5, WWE1 y WWE2 de PARP13 se combinan para formar un dominio que denominaron dominio central (CD) y que este CD se une a PAR en las células. También se demostró que la isoforma larga de PARP13, PARP13.1, se une a PAR en las células, aunque no tan eficientemente como la CD aislada [66]. Esta unión juega un papel importante en los gránulos de estrés (SG), donde la unión de PAR es un requisito previo para la relocalización de PARP13-CD y PARP13.1 [66]. Además, se descubrió que el deterioro mutacional de la unión de PARP13.1 a PAR atenúa su actividad antiviral [66]. También se ha descrito la localización en gránulos de estrés para PARP13.2, que está cada vez más PARilado ante el estrés [67]. Así, los gránulos de estrés (SG) permiten la acumulación de ARN, PAR y PARP13 [66,68]. Será necesario abordar si la agrupación contribuye a la actividad antiviral de PARP13, es decir, promoviendo la degradación del ARN o inhibiendo la traducción. Vale la pena mencionar que, al igual que PARP13, se ha demostrado que proteínas PARP adicionales se asocian con SG, lo que sugiere una acción concertada o un papel sinérgico de las PARP en la formación y/o función de SG. Apuntando en una dirección similar está el hallazgo de que PARP13, aunque carece de actividad catalítica en sí misma, está ribosilada con ADP y, por lo tanto, debe interactuar estrechamente con otras enzimas PARP [67]. Esta ribosilación de ADP puede controlar la función de PARP13, como se muestra, por ejemplo, para PARP7, que marila los residuos de cisteína en ZnF, interfiriendo así con la capacidad de PARP13 para interactuar con el ARN [16]. Esperamos muchas interacciones adicionales entre las proteínas PARP, así como otros PRR y efectores posteriores. Por lo tanto, cómo las PARP crean sinergias para el reconocimiento eficiente de los ácidos nucleicos y la defensa contra patógenos son cuestiones interesantes en el campo de la defensa inmune innata.

4. La subclase de PARP regulada por IFN

4.1. La familia PARP

Según la organización del dominio y el análisis estructural, PARP13 se asigna a la familia de ADP-ribosiltransferasas similares a la toxina diftérica (ARTD), que en total abarca 17 miembros [69–71]. Todos comparten un dominio ART altamente conservado, que, con la excepción de PARP13, permite que estas proteínas catalicen la ribosilación de ADP. La ADP-ribosilación es una modificación postraduccional reversible (PTM), que se caracteriza por la adición de uno o varios restos de ADP-ribosa a un sustrato [70]. Basado en parte en la composición de aminoácidos de la tríada catalítica, las enzimas individuales pueden catalizar la PARilación (PARP1, PARP2, TNKS1 y TNKS2) o la MARilación (PARP3, PARP4, PARP7-PARP12, PARP14-PARP16 ) [70,72]. Para hacerlo, consumen nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+) como cofactor y transfieren ADP-ribosa, ya sea en un solo resto (MARilación) o en un proceso iterativo (PARilación) de múltiples unidades con la liberación de nicotinamida [70]. PARP13 es el único miembro de la familia que carece de actividad de ribosilación de ADP debido a su incapacidad para unirse adecuadamente a NAD+ [73]. A continuación, nos concentraremos en las PARP que responden al interferón (PARP9-15; Figura 1) [16], la MARilación y las capacidades (potenciales) de detección de ácidos nucleicos de este subconjunto de PARP.

4.2. Regulación y propagación de la marilación.

Al igual que otros PTM, es necesario leer MARylation y propagar la señal. Los macrodominios 2 y 3 de PARP14 han sido identificados como lectores de MARylation [70,74,75]. Además, MARylation muestra un PTM totalmente reversible habilitado por la actividad hidrolítica que poseen algunos macrodominios [70]. Los borradores celulares de MARilación incluyen MacroD1, MacroD2 y TARG1. La desMARilación está habilitada por su macrodominio activo [70]. El pliegue del macrodominio está altamente conservado entre todas las especies de vida y también está incrustado en proteínas no estructurales de varios virus de ARN monocatenario ((+)ss) de sentido positivo [16,76,77]. La inducción de PARP MARilantes por el sistema IFN innato en combinación con la capacidad de varios macrodominios virales para revertir la MARilación indica un papel antiviral de los PARP inducibles por IFN. Además, se ha demostrado que los PARP han evolucionado bajo una fuerte selección positiva, lo que apunta además a una función en la inmunidad innata [78,79]. Sin embargo, sigue siendo difícil comprender los mecanismos y la función exacta de los PARP inducibles por IFN. Una posibilidad de que las PARP inducibles por IFN puedan contribuir a una respuesta antiviral es mediante el reconocimiento de ácidos nucleicos extraños. Como se describió anteriormente, las proteínas adaptadoras como las helicasas de caja DExD/H o PARP13 pueden servir como andamios que acercan los ácidos nucleicos y las proteínas efectoras. De manera similar, los PARP que responden a IFN podrían funcionar como andamios, ayudando así en el reconocimiento del ARN por parte de uno de los PRR clásicos. Además de eso, su actividad de MARilación podría añadir otro nivel de regulación para afinar la respuesta inmune innata. Hay indicios de que la presencia de ARN viral podría desencadenar la actividad de MARilación de estas enzimas [80,81]. Al postular que la unión del ARN determina la actividad catalítica, también podría permitir redirigir la actividad catalítica a distintos sustratos. Estos podrían ser factores tanto virales como del huésped. Además, la especificidad alterada también podría afectar la estabilidad de las proteínas, por ejemplo, al reducir la automodificación, confiriendo así estabilidad a ciertas enzimas PARP [82]. Además, el ARN viral podría representar un sustrato para la MARilación, ya que se ha identificado que el ARN está MARilado tanto in vitro como en células [83,84].

4.3. Organización de dominio de PARP regulados por IFN

Es de destacar que todas las PARP que responden a IFN muestran dominios y motivos potencialmente implicados en la unión de ácidos nucleicos (Figura 1).

Figura 1. Arquitectura de dominio de los PARP que responden a IFN. Todos los miembros de la familia PARP que responden a IFN contienen el dominio ADP-ribosiltransferasa (ART) conservado en su extremo C-terminal. A excepción de PARP13, el dominio ART de los otros PARP posee actividad de MARilación [72,73]. PARP9, PARP14 y PARP15 contienen repeticiones de macrodominio (MD), ya sea 2 como en el caso de PARP9 y PARP15. Figura 1. Arquitectura de dominio de los PARP que responden a IFN. Todos los miembros de la familia PARP que responden a IFN contienen el dominio ADP-ribosiltransferasa (ART) conservado en su extremo C-terminal. A excepción de PARP13, el dominio ART de los otros PARP posee actividad de MARilación [72,73]. PARP9, PARP14 y PARP15 contienen repeticiones de macrodominio (MD), ya sea 2 como en el caso de PARP9 y PARP15, o tres como se ve en PARP14. Además de los tres macrodominios, PARP14 también está equipado con dos motivos de reconocimiento de ARN (RRM) en su extremo N, conocidos por mediar en la unión de ARN. De manera similar, PARP10 lleva dos RRM en su extremo N. PARP11-PARP14 alberga uno (PARP11, PARP14) o dos módulos WWE (PARP12, PARP13), conocidos por facilitar la unión de poli-ADP-ribosa. Tanto PARP12 como PARP13 en el extremo N-terminal contienen dominios de unión a ADN tipo hélice alada (WH-1) seguidos de cinco motivos de dedos de zinc (ZF), conocidos por mediar en la unión a ácidos nucleicos. PARP10 es único, ya que es el único miembro de la familia equipado con motivos de interacción de ubiquitina (UIM), de los cuales lleva tres en su mitad C-terminal (Creado con BioRender.com).

PARP12 se parece a la estructura de dominio general de PARP13 y de manera similar está equipado con varios ZnF. Estos dominios están bien descritos como módulos de unión de ácidos nucleicos, entre otras funciones, y como tales están ampliamente involucrados en las interacciones huésped-patógeno [85]. Esto plantea dudas sobre qué funciones se pueden asignar a los ZnF de PARP12 y si están implicadas en la detección de ARN. Cada vez hay más pruebas de que los macrodominios representan un módulo adicional de unión a ácidos nucleicos. Recientemente, se ha demostrado que PARP9 se une al ARN viral mediado por su primer macrodominio [15]. La capacidad de unión al ARN también se ha demostrado para TARG1 [86]. El macrodominio como módulo de unión para ácidos nucleicos también se ha establecido a partir de hallazgos con algunos macrodominios virales (MD). Se ha demostrado que la vMD del virus Chikungunya (CHIKV) o el virus de la encefalitis venezolana (VEEV) se une al ssRNA [87], mientras que se ha demostrado que la segunda y tercera vMD (dominios únicos del SARS, SUD) del SARS-Coronavirus se unen a los cuádruplex G. [88,89]. Además de PARP9, PARP14 y PARP15 pertenecen a los PARP estimulados por IFN que contienen macrodominios. Mientras que se ha identificado que PARP14 macro2 y macro3, así como PARP15 macro2, se unen a MAR [75,90], la función del primer macrodominio dentro de ambas proteínas sigue siendo difícil de alcanzar. Sin embargo, según las comparaciones de secuencias, están filogenéticamente más relacionados con los macrodominios hidrolíticos codificados por los virus ssRNA, lo que tal vez les permita postular también una capacidad de unión al ARN (Figura 2). Además de sus macrodominios, PARP14 muestra dos motivos de reconocimiento de ARN (RRM) cerca de su extremo N, que están separados por una región intrínsecamente desordenada (IDR, según el análisis de secuencia de aminoácidos utilizando PONDR) de sus otros dominios funcionales. Este es también el caso de PARP10 (análisis por PONDR) (Figura 1). Los RRM, pero también los IDR, de forma individual o cooperativa, pueden mediar la unión del ARN [91-93]. Generalmente, múltiples RRM funcionan en conjunto, lo que facilita la unión adecuada del ARN y confiere especificidad al ARN [94]. Será interesante evaluar los modos de unión de ácidos nucleicos de este subconjunto de PARP. ¿Estos dominios realmente detectan ácidos nucleicos extraños para contribuir a una respuesta antiviral sólida?

Figure 2. Phylogenetic tree of humans and some selected viral macrodomains. Amino acid sequences (>sp|O75367|184-370_MacroH2A1.1; >sp|Q9P0M6|184-370_MacroH2A1.2; >sp|Q9P0M6|184 -370_MacroH2A2; >sp|Q86WJ1|704-897_ALC1; >sp|Q9Y530|2-152_TARG; >sp|Q8IXQ6|107- 296_PARP9-macro1; >sp|Q8IXQ6|306-487_PARP9-macro2; >sp|Q460N5|791-978_PARP14- macro1; >sp|Q460N5|1003-1190_PARP14-macro2; >sp|Q460N5|1216-1387_PARP14-macro3; >sp|Q460N3|78-267_PARP15-macro1; >sp|Q460N3|293-464_PARP15-macro2; >sp|Q9BQ69|141- 322_MacroD1; >sp|A1Z1Q3|59-240_MacroD2; >sp|Q9NXN4|43-223_GDAP2; >sp|P36328|1330- 1489_VEEV-macro; >sp|Q8JUX6|1334-1493_CHIKV-macro; >sp|Q8QZ73|1335-1493_MAYVmacro; >sp|P0DTD1|1025-1194_SARSCoV2-macro1; >sp|P0DTD1|1231-1359_SARSCoV2- macro2; >sp|P0DTD1|1367-1494_SARSCoV-macro3; >sp|Q9WC28|775-921_HEV-macro; >sp|K9N7C7|1110-1276_MERS-macro1; >sp|K9N7C7|1278-1404_MERS-macro2) fueron analizados por CLUSTAL 2.1 y el archivo del árbol filogenético cargado en iTOL 6.6 para generar este árbol filogenético [95].

4.4. PARP regulados por IFN como factores de restricción del huésped

Como ya se indicó, PARP12 posee una organización de dominio similar a PARP13, pero su dominio ART muestra actividad enzimática [16] (Figura 1). Si bien PARP13 ya es conocido por su papel como PRR en la respuesta inmune innata, se podría postular una función similar para PARP12 [11,96]. Sin embargo, la unión del ARN de PARP12 no se ha confirmado experimentalmente hasta ahora, pero hay evidencia proveniente del reclutamiento de PARP12 en SG [67,97,98]. Los SG son condensados ​​enriquecidos en ARNm debido a los complejos de traducción estancados dependientes del estrés y PAR [67,99]. La localización de PARP12 en estos condensados ​​depende de sus dominios ZnF y WWE, lo que sugiere que la capacidad de unirse potencialmente tanto a ARN como a PAR provoca que PARP12 se localice en SG [97,98]. Es de destacar que, al igual que la unión al ARN, la unión a PAR mediante el dominio WWE de PARP12 no ha sido validada experimentalmente. Aún no se ha encontrado un papel funcional de PARP12 en los gránulos biológicos de SG, pero como los SG se analizan como una respuesta de primera línea a las infecciones virales, la regulación y/o modulación de estos condensados ​​podría ser un modo de acción antiviral de PARP12 [100 ]. Vale la pena señalar que, además de PARP13 y PARP12, PARP14 y PARP15 también han sido identificadas como proteínas SG, al menos cuando se sobreexpresan [67]. Será interesante analizar si PARP12, de forma análoga a PARP13, regula el recambio y/o la traducción del ARN y si esto se limita a los ARN virales o también podría ser relevante para los ARNm del huésped en células infectadas y, por tanto, estresadas. Una línea adicional de evidencia de que PARP12 es una proteína de unión a ARN se deduce de una investigación reciente sobre el SARS-CoV-2. La identificación de factores del huésped que interactúan con el genoma de ARN del SARS-CoV-2 reveló que PARP12 y PARP13 son proteínas que interactúan [58,101].

De hecho, PARP12 ha sido identificado como un factor de restricción para algunos virus [81,102,103]. Un mecanismo potencial que se está discutiendo es limitar la replicación de alfavirus mediante la modulación de la traducción celular [102]. Tras la infección por VEEV, PARP12 parece formar un complejo con ribosomas y varias proteínas que se sabe que desempeñan un papel en la traducción [102]. Esto también podría proporcionar un vínculo con la biología de SG y/o la modulación de estos condensados ​​a medida que se enriquecen en complejos de traducción estancados [100]. Además, PARP12 limita la replicación del virus Zika (ZIKV) tras la interacción con PARP11 a través de sus dominios WWE [104,105]. Aquí, el efecto restrictivo está mediado por la promoción de la PARilación de las proteínas virales no estructurales NS1 y NS3 dirigidas a su degradación proteasomal [104,105]. Esto se asemeja al modo de acción mostrado para PARP13.1 con respecto a las proteínas IAV que son preparadas por PAR para la degradación proteasomal [62]. Nuevamente, presumiblemente otras enzimas PARP también están involucradas en este proceso, ya que la PARilación no está catalizada por PARP12 ni PARP11 [72]. PARP11 ha sido identificado como un regulador de la señalización de IFN. Se ha demostrado que cataliza la MARilación de -TrcP, una ubiquitina E3 ligasa. Esto da como resultado la posterior ubiquitinación y recambio del IFN/receptor 1 (IFNAR1), lo que indica un control de retroalimentación de la señalización de IFN por parte de PARP11 [106]. PARP9, junto con PARP14 y PARP15, es uno de los PARP que contienen macrodominios [16] (Figura 1). Sin embargo, hasta la fecha, no se ha dilucidado completamente si PARP9 tiene o no actividad ribosilante de ADP [16]. Se ha identificado que los macrodominios de PARP9 se unen a PAR, lo que permite la colocalización de PARP9 con la enzima PARilante PARP1 en caso de daño en el ADN [107,108]. Además, se ha discutido el papel antiviral de PARP9. En las células dendríticas, la influenza A, un virus de ARN de cadena negativa, induce la expresión de PARP9 [15]. Además, Xing y sus colegas informaron sobre un efecto protector de PARP9 contra el virus de ARN de sentido negativo, el virus de la estomatitis vesicular y la infección por reovirus de ARNbc en ratones, mientras que este efecto no ocurre con el virus de ADN, virus del herpes simple tipo 1 (HSV-1 ) [15]. Descubrieron que el primer macrodominio de PARP9 era esencial para la unión del ARNbc viral que oscilaba entre 1100 pares de bases (pb) y 1400 pb (Tabla 1). Además, PARP9 contribuye sustancialmente a la producción de IFN tipo I activando la vía de señalización de fosfoinositido{60}}quinasa/proteína quinasa B (PI3K/AKT) [15]. Sin embargo, para muchos procesos, PARP9 forma un heterodímero con la ubiquitina ligasa E3 elimina la ubiquitina ligasa L (DTX3L). Juntos desempeñan un papel en la reparación del daño del ADN y la defensa antiviral [15,108]. El heterodímero DTX3L/PARP9 es capaz de MARilar selectivamente la ubiquitina [108]. Los autores sugieren que esta modificación depende de la actividad catalítica de PARP9 [108]. Russo y sus colegas descubrieron que el heterodímero DTX3L/PARP9 desempeña un papel central en la ribosilación de ADP inducida tras la inducción de ISG. Esto parece ser independiente de la actividad de PARP9 en sí, lo que sugiere una posible interferencia con otras PARP MARilantes o una acción concertada de estas proteínas. El aumento de la MARilación general se revierte mediante la actividad hidrolasa del macrodominio1 nsP3 del SARS-CoV-2 [109,110]. En 2016, Iwata y sus colegas descubrieron que el transductor de señal y activador de la transcripción 1 (STAT1) y STAT6 estaban ribosilados con ADP in vitro por PARP14, un proceso suprimido por PARP9. Además, afirmaron que la fosforilación de STAT1 se inhibe mediante la ribosilación de ADP de STAT1 mediada por PARP14 [111]. Además, se observó un papel antiinflamatorio de PARP14 en macrófagos, promoviendo la respuesta de interleucina (IL)-4 y suprimiendo las respuestas inducidas por IFN [111]. Aunque este trabajo ha recibido fuertes críticas [112], al menos la interacción PARP9-PARP14 ha sido confirmada en experimentos de coinmunoprecipitación realizados por otros grupos [113]. Grunewald y sus colegas sugieren que PARP14 puede regular la respuesta de IFN, dependiente de la ribosilación de ADP, pero también independientemente de su actividad catalítica [114]. Además, observaron una mayor replicación viral del virus de la hepatitis de ratón (MHV) en experimentos de inhibición y eliminación de Parp14, lo que sugiere capacidades antivirales de PARP14 [114]. En experimentos de reticulación viral y purificación en fase sólida (VIR-CLASP) para el virus Chikungunya (CHIKV), se identificaron PARP14 y PARP9 como interactuantes de ARN-CHIKV [115]. Por el contrario, una prueba de detección de interactuantes del genoma del IAV no reveló la interacción de ninguno de los mono-ARTD [115]. PARP14 tiene tres macrodominios y se ha informado que macro2 y macro3 se unen a PARP10 MARilado, pero parecen carecer de actividad hidrolasa y, por lo tanto, se consideran lectores de MARilación [75]. Curiosamente, se ha descrito que el macrodominio1 PARP14 se parece, al menos a nivel de secuencia, al macrodominio SARS-CoV-2 (Figura 2) [116,117]. PARP14 es la mayor de las enzimas PARP y tiene un motivo de reconocimiento de ARN (RRM) en su extremo N seguido de una larga región intrínsecamente desordenada, cuya función aún se desconoce [118]. PARP14 se une a la 3'UTR del ARNm del factor tisular en sinergia con tristetraprolina (TTP) tras la estimulación con lipopolisacárido (LPS) (Tabla 1) [119]. Sin embargo, aún está por determinar qué dominios de PARP14 están involucrados en esta interacción o si la ribosilación de ADP mediada por PARP14-contribuye a esta interacción [119]. Riley y sus colegas también informaron sobre la unión de PARP14 al ácido nucleico, quienes encontraron dos supuestos motivos de ADN reconocidos por PARP14 (Tabla 1). Estos motivos están presentes en la región promotora de la interleucina -4 (Il-4) e Il-5 y PARP14 parece tener un papel en la expresión de las citocinas T auxiliares tipo 2 (Th2). 120]. Esto se ve respaldado aún más por los hallazgos sobre el papel de PARP14 en las reacciones alérgicas en ratones [121]. Se descubrió que PARP14 está localizado principalmente en el citosol y se traslada al núcleo tras el tratamiento con LPS [113]. También parece estar implicado en la translocación de otras proteínas al núcleo, especialmente aquellas que son inducibles por IFN [113]. PARP10 se expresa altamente en células hematopoyéticas, lo que respalda un papel funcional en la inmunidad innata [122]. Al igual que PARP12, se ha demostrado que PARP10 es restrictivo para la replicación viral [81,102,103]. Atasheva y sus colegas demostraron que la expresión de PARP10 de un segundo promotor subgenómico dentro del genoma VEEV da como resultado una inhibición de la traducción [102]. Sin embargo, la forma en que PARP10 interfiere con la traducción sigue abierta. Del mismo modo, no está claro si esta posible modulación de la traducción confiere su actividad antiviral.

Tabla 1. Descripción general de las modalidades de unión al ARN de los PRR clásicos y los PARP regulados por IFN.

Recientemente, la proteína no estructural (nsP) 2 de CHIKV ha sido identificada como sustrato de PARP10. La MARilación altera la actividad proteolítica de nsP2, que es esencial para la replicación [81]. Las nsP de CHIKV se traducen como poliproteínas que deben procesarse en las nsP individuales, que posteriormente forman el complejo de replicación funcional [123]. Por tanto, la actividad antiviral de PARP10 podría estar mediada, al menos en parte, por la modificación y regulación de proteínas virales. Curiosamente, la MARilación de CHIKV-nsP2 solo se observó cuando se imitaba una infección viral mediante la transfección de un replicón de ARN transcrito in vitro. La coexpresión basada en plásmidos de GFP-nsP2 y PARP10 no fue suficiente para inducir la MARilación [81]. Se observaron resultados similares al estudiar la ribosilación de ADP en el contexto de una infección por el virus de la hepatitis murina (MHV), un coronavirus. Se encontró que la proteína de la nucleocápside (N) de MHV solo estaba ribosilada con ADP tras la infección por MHV y no se modificó cuando se expresó de forma exógena en las células [80]. Estos hallazgos fomentan la especulación. ¿Es necesaria la presencia de ARN viral para la activación completa de PARP10 y de otras PARP? PARP10 N-terminal posee dos RRM cerca del extremo N. A esto le sigue un dominio rico en glicina, intrínsecamente desordenado (Figura 1). Es necesario investigar si estos permiten la unión de ácidos nucleicos para abordar la cuestión de si PARP10 podría funcionar como PRR. Como se señaló anteriormente, el ARN ha sido identificado como un sustrato para la MARilación [83,84,124,125]. Los dominios catalíticos aislados de PARP10 así como de PARP15 son capaces de MARilar el 50 fosfato terminal del ssRNA in vitro. Sin embargo, las variantes completas de estas proteínas no lograron hacerlo in vitro [83,84]. La ADP-ribosiltransferasa identificada para MARilar el ARN como una proteína de longitud completa in vitro y en las células es TRPT-1. Se ha demostrado que la MARilación de 50 -P-RNA previene la traducción [84].

4.5. Perspectiva sobre los PARP regulados por IFN como sensores de ARN viral

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¿Qué se puede extraer de estos hallazgos? Es bastante claro que los PARP participan en la defensa antiviral. Cada vez hay más pruebas que vinculan este subconjunto de enzimas PARP que responden a IFN con la inmunidad innata, como se resume en revisiones recientes [16,109,118]. Sin embargo, como se trata de un campo de investigación bastante emergente y en rápido desarrollo, quedan muchas preguntas abiertas que abordar y responder. Aparte de la inducción por IFN, apenas sabemos cómo se regulan la expresión de estos genes PARP y la función de las proteínas codificadas. ¿Cómo se regula su actividad catalítica? ¿Es necesaria una regulación precisa de la actividad del SAM? ¿Cómo se logra el recambio de estas proteínas? ¿Cuáles son las funciones de los diversos dominios proteicos con los que están equipadas estas proteínas PARP? ¿Existe comunicación cruzada entre estos diferentes dominios y, ampliando esto, proporcionan una funcionalidad separada de la actividad MAR? Además, ¿cómo se sinergizan las enzimas individuales para contribuir al establecimiento de una respuesta antiviral sólida? ¿Qué son las moléculas sustrato (proteínas o ácidos nucleicos) para afinar una respuesta inmune ante uno u otro patógeno? ¿Cómo se logra la especificidad? En esta última sección nos gusta especular sobre posibles respuestas a estas preguntas. Con base en la organización de su dominio (Figura 1), especulamos que este subconjunto de PARP interactúa con ácidos nucleicos extraños pero posiblemente también celulares. Los ARN virales exhiben muchas estructuras secundarias que, junto con la secuencia y/o modificación del ARN, podrían permitir el reconocimiento y la unión [126,127]. Estas complejas estructuras secundarias, ubicadas principalmente en 5'UTR y 3'UTR de los ARN virales, los protegen del reconocimiento por parte de muchos sensores de ssRNA [128]. Además, los virus han desarrollado diferentes estrategias, como el cap-snatching (robar el cap del ARNm del huésped) o la imitación del cap para evadir el reconocimiento de los PRR clásicos [129]. Por lo tanto, es concebible que entren en juego PARP, como PARP9 (Figura 3). Al unirse al ARN, podrían ayudar en la activación de los PRR clásicos, como se ha demostrado para PARP13 junto con RIG-I [11].

Figura 3. PARP reguladas por IFN como sensores de ARN extraño y posibles consecuencias de esta interacción.

Aún no se ha dilucidado un vínculo directo con la activación del inflamasoma, pero NLRP3, que se activa en una amplia gama de ARN, depende completamente de proteínas accesorias, ya que no tiene capacidad intrínseca de unión a ARN [49]. En tales escenarios, los PARP podrían entrar en juego para detectar ácidos nucleicos y, como consecuencia, unirse y mediar en la activación de PRR. Esto podría controlarse mediante MARilación. De hecho, ya se ha demostrado la ribosilación por ADP de NLRP3. La PARilación por PARP1 contribuye a su activación y posterior ensamblaje del inflamasoma [130]. Se ha demostrado que una mayor MARilación de NLRP3 por toxinas bacterianas contribuye a la activación del inflamasoma [131]. Será interesante probar si las PARP reguladas por IFN podrían unir la detección de ARN y la activación del inflamasoma y si esto es independiente de la MARilación. La unión al ARN podría desencadenar la activación de las enzimas PARP y contribuir a la especificidad, como lo sugieren los hallazgos con CHIKV-nsP2 o la proteína N de MHV (Figura 3) [80,81]. En estos estudios, la modificación de las proteínas virales sólo pudo observarse después de la infección y, por tanto, de la presencia de ARN viral. El concepto de activación enzimática dependiente de ácido nucleico se conoce desde hace mucho tiempo para PARP1, que se activa completamente solo ante la presencia de ADN cortado debido a la interferencia entre ZnF III y el dominio ART [132]. Esta diafonía de dominios también es imaginable para los PARP regulados por IFN. Otro modo de activación, aunque muy especulativo en la actualidad, podría ser comparable a cómo se activa RIG-I [25]. Los RRM y la larga región rica en glicina intrínsecamente desordenada presente en PARP10 y PARP14 podrían contribuir a una conformación inactiva, que se abre cuando las proteínas interactúan con el ARN (Figura 3). Una conformación más abierta podría permitir entonces la actividad catalítica y/o el reconocimiento de sustratos. Por tanto, será interesante aclarar si se producen tales interacciones intramoleculares y cómo se regulan. Además, recientemente se ha debatido la promiscuidad de las enzimas PARP [133]. La promiscuidad podría superarse mediante cofactores. Por ejemplo, HPF-1 dirige la actividad de PARP1 hacia la modificación de la serina y se ha discutido que DTX3L confiere actividad catalítica a PARP9 [108,134]. Una idea interesante es que, además de que las proteínas actúan como cofactores, el ARN también podría transmitir especificidad, cambiando así un repertorio potencial de sustratos (Figura 3). Pensando esto más a fondo, la unión del ARN también podría dar lugar a una modificación específica del sustrato en lugar de una automodificación. Además, se demostró que la inhibición de la actividad catalítica de algunas PARP aumenta su estabilidad, lo que indica que la automodificación provoca degradación proteasomal [82]. Por lo tanto, la unión al ARN de estas PARP podría reducir la automodificación debido a los cambios en la especificidad del sustrato, promoviendo así la estabilidad de las PARP que responden a IFN. Este aumento de proteínas podría ser importante para mejorar la capacidad celular para reconocer los ácidos nucleicos de patógenos. Además, una vez que se resuelve el estrés de la infección y se elimina el ARN extraño de las células, las PARP volverían a la automodificación, promoviendo su degradación. Por lo tanto, tal escenario mejoraría inicialmente y posteriormente participaría en el apagado oportuno de la respuesta inmune innata, previniendo así los efectos tóxicos debidos al hecho de sobrepasar la inmunidad. Las capacidades de unión al ARN de las enzimas PPARP podrían interferir con la traducción viral. Los alfavirus, por ejemplo, contienen un alto contenido de CpG y, por lo tanto, son reconocidos y atacados por PARP13 [129]. A su vez, se demostró que PARP13 interactúa con el factor de iniciación de la traducción eucariota 4G (eIF-4G) y eIF-4A [129]. Los PARP asociados a macrodominios podrían interferir con la traducción del ARN del SARS-CoV-2. El SARS-CoV-2 nsP3 se localiza en vesículas de doble membrana derivadas del RE [60]. Se ha demostrado que el SUD de nsP3, que consta de dos macrodominios virales y el dominio que precede a la ubiquitina similar a 2 (Ubl2) y a la proteasa similar a papaína 2 (PL2pro) (DPUP), interactúa con los ribosomas y la proteína de unión a poliadenilato que interactúa con la proteína 1 ( PAIP1) [128]. Se cree que esta interacción es crucial para la traducción viral. Además, se sabe que los macrodominios en el SUD son capaces de unirse a cuádruplex G y, en el caso de macro3, probablemente a poli-A [128]. La unión del ARN viral a los macrodominios SUD de nsP3 también podría protegerlos del reconocimiento por parte de los macrodominios humanos. Sin embargo, esta suposición sigue siendo bastante vaga, ya que aún no se ha demostrado que el ARN viral se una a los CoV-2 SUD MD, ni que los MD humanos puedan interactuar con el ARN viral aquí. Alternativamente, los macrodominios virales podrían unirse a los ARNm del huésped y así dificultar su traducción junto con nsP1 [128]. Sin embargo, en ambos casos también es interesante observar la proximidad del macro1 viral adyacente N-terminal al SUD. Macro1 tiene actividad hidrolasa, lo que sugiere que las PARP o la ribosilación de ADP participan en la atenuación de los virus al interferir con su traducción [135]. El propio ARN viral podría ser un sustrato (Figura 3). Los estudios in vitro no lograron demostrar la MARilación por PARP10 o PARP15 de longitud completa [84]. Sin embargo, dada la naturaleza artificial del tramo 5'-P-ARN utilizado en estos experimentos in vitro, no se puede excluir la modificación del ARN por las enzimas PARP. Nuevamente, los motivos estructurales y/o secuenciales del ARN podrían ser importantes para la unión y para alterar la actividad y/o especificidad de la MARilación, aspectos que se dilucidarán en futuras investigaciones. La interacción y colaboración entre PARP también podría estar mediada por ARN. Varios de estos PARP, al menos cuando se sobreexpresan, parecen formar condensados ​​en las células [136]. El ARN juega un papel importante como andamio en muchos condensados. La MARilación podría, además del ARN, permitir el reclutamiento de estos PARP para dichos condensados. Según estudios con TARG1, la unión de ARN y la unión de APD-ribosa no parecen ser excluyentes, lo que sugiere que los macrodominios bien podrían ser capaces de reconocer señales MAR y ARN al mismo tiempo [86]. Después de esta idea bastante especulativa de los PARP como sensores de ARN extraño y la posible consecuencia de esta interacción con ARNr, todavía queda una pregunta obvia por responder. ¿Los PARP regulados por IFN necesitan una regulación estricta? Dado que participan en la inmunidad innata, ¿la desregulación o las mutaciones activadoras vinculan las PARP con trastornos autoinmunes? También es de destacar que las enzimas PARP podrían actuar como un arma de doble filo, ya que no solo desempeñan un papel antiviral sino que también son explotadas por algunos virus. Uno de esos candidatos podría ser PARP11, como contrapeso a la señalización de IFN [106].

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5. Conclusiones

Los últimos años han creado varias líneas de evidencia que indican que un subconjunto de ARTD MARilantes desempeña un papel en la inmunidad innata. Se están discutiendo y evaluando cómo las proteínas y recientemente también el ARN son sustratos de los mecanismos potenciales de MARilación y cómo confieren una respuesta antiviral sólida. Además del dominio ART y la modulación por la actividad catalítica, se están centrando la atención en las funciones potenciales de varios otros dominios con los que están equipados los PARP regulados por IFN por sus posibles contribuciones a las actividades antivirales. Ciertamente, estamos lejos de comprender los detalles necesarios de las funciones de estas proteínas PARP para tener una imagen completa de su participación en la inmunidad innata. Sin embargo, en esta revisión, presentamos posibilidades de cómo los dominios adicionales además del dominio ART podrían contribuir a la señalización inmune innata. Obtener una comprensión más completa de sus funciones y su interacción con los factores virales y del huésped, tanto proteínas como ARN, definirá sin duda nuevos puntos de partida para la intervención farmacológica.

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