Schlafens puede hacer que los virus duerman, parte 2

5. SLFN5 como modulador de señal inmunitaria innata

Aunque los IFN tipo I desempeñan un papel importante en la defensa del huésped contra la infección por patógenos, su producción debe regularse adecuadamente para evitar respuestas inmunitarias excesivamente dañinas. Por lo tanto, los reguladores negativos son esenciales para que las células se recuperen de la señalización de IFN, ya que la desregulación de la producción de IFN conduce a trastornos autoinmunes. Algunos ISG pueden regular las vías que afectan su expresión, ya sea positiva o negativamente.

Por ejemplo, ISG56 está asociado con la proteína adaptadora STING e interrumpe la interacción de STING con las moléculas posteriores VISA/MAVS o TBK1, lo que inhibe la activación de IRF3 inducida por virus, la expresión de IFN y las respuestas antivirales celulares. Otro regulador negativo es la peptidasa 18 específica de ubiquitina de la proteasa desconjugada ISG15 (USP18). USP18 inhibe la señalización de JAK-STAT al interactuar con IFNAR2 de manera independiente de la proteasa [64].

La proteasa desacopladora (uPA) es una proteasa importante que puede degradar proteínas en la matriz extracelular y participar en procesos fisiológicos y patológicos como la migración celular, la metástasis tumoral y la angiogénesis. Por otro lado, la inmunidad es un importante mecanismo de defensa del cuerpo humano contra patógenos y células tumorales. Entonces, ¿cuál es la relación entre uPA e inmunidad?

Varios estudios han demostrado que uPA puede afectar la función del sistema inmunológico a través de varios mecanismos. En primer lugar, la expresión de uPA y su receptor uPAR puede regular la migración e infiltración de células inmunitarias, afectando así la aparición de inflamación y respuesta inmunitaria. En segundo lugar, el uPA puede activar otras proteasas en la superficie de las células inmunitarias, como las MMP, las catepsinas, etc., participando así en procesos biológicos como la transducción de señales, la proliferación y la diferenciación. Lo que es más importante, el uPA también puede afectar el proceso de vigilancia inmunitaria del tumor, lo que hace que el sistema inmunitario humano sea incapaz de reconocer y atacar las células cancerosas, lo que promueve el crecimiento del tumor y la metástasis.

En general, el papel de uPA en el crecimiento tumoral y la patología se ha estudiado ampliamente, mientras que su efecto sobre el sistema inmunitario aún no se ha explorado más a fondo. La investigación futura puede comenzar con los aspectos de uPA en la infiltración de células inmunitarias, la regulación inmunitaria y el escape inmunitario tumoral, explorar la relación entre uPA y el sistema inmunitario y proporcionar nuevas ideas y objetivos para el desarrollo del tratamiento tumoral y la inmunoterapia. Desde este punto de vista, debemos prestar atención a la mejora de nuestra inmunidad. Cistanche puede mejorar significativamente la inmunidad. La pasta de carne es rica en varias sustancias antioxidantes, como vitamina C, vitamina C, carotenoides, etc. Estos ingredientes pueden eliminar los radicales libres y reducir el estrés oxidativo. Estimular y mejorar la resistencia del sistema inmunológico.

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Se ha informado que SLFN5 humano es un regulador negativo de la transcripción génica inducida por IFN [65]. Se encontró que STAT1 está presente como un complejo que se une a la proteína SLFN5 de manera dependiente de IFN tipo I y se une al elemento ISRE en el promotor de los ISG. SLFN5 parece servir como un represor de la transcripción génica inducida por STAT1-a través de la interacción directa con proteínas. De acuerdo con esto, se demostró que SLFN5 está enriquecido en los promotores de ISG inducibles por IFN tipo I, donde se une STAT1.

Los experimentos de micromatrices revelaron que las células inactivadas para SLFN5 expresaban más ISG que las células de tipo salvaje, lo que sugiere un papel potencial para SLFN5 en la regulación de la activación transcripcional de los ISG inducida por IFN tipo I mediada por STAT1- [65]. De manera similar, en fibroblastos de prepucio humano y células HeLa, el nivel basal de ISG15, una proteína antiviral bien conocida, aumentó debido al agotamiento de SLFN5; además, se observó una rápida inducción de la expresión de la proteína ISG15 por virus de ADN, como el citomegalovirus humano (HCMV) [20]. En consecuencia, SLFN5 parece ser un represor transcripcional de la transcripción del gen IFN, así como un gen de respuesta estimulado por IFN.

Las proteínas ZEB son factores de transcripción de unión a homeobox E con dedos de zinc mejor conocidos por su papel en la conducción de la transición epitelial a mesenquimatosa y la metástasis en algunos cánceres, incluidas las células cancerosas mutantes BRCA [66,67]. También se expresan ampliamente en las células inmunitarias y regulan importantes redes transcripcionales necesarias para la diferenciación, el mantenimiento y la función de las células inmunitarias [68].

Recientemente se descubrió que SLFN5 humano puede inhibir la transcripción de ZEB1 uniéndose directamente al motivo de unión de SLFN5 en el promotor de ZEB1, manteniendo así la morfología de las células epiteliales e inhibiendo la metástasis en células cancerosas mutantes BRCA [69,70]. SLFN5 aumenta PTEN al regular a la baja la transcripción de ZEB1. A través del eje PTEN/PI3K/AKT/mTOR, un aumento de PTEN inhibe el crecimiento del adenocarcinoma de pulmón y promueve la apoptosis [47].

Aunque la interacción de SLFN5 con el promotor ZEB1 en células inmunitarias no ha sido validada, estos informes sugieren funciones para SLFN5 como modulador multifuncional de células inmunitarias. Curiosamente, SLFN12 inhibe ZEB1; sin embargo, a diferencia de SLFN5, se supone que influye en la regulación postranscripcional debido a su localización citoplasmática sin la secuencia señal de localización nuclear. La sobreexpresión de SLFN12 aceleró la degradación del proteosoma ZEB1 y ralentizó la traducción de ZEB1 en células de cáncer de mama triple negativas [9].

6. SLFN5, una espada de doble filo en la terapia con IFN

Algunas neoplasias malignas se pueden tratar con terapia con IFN en combinación con quimioterapia y radiación. Las neoplasias malignas hematológicas y los linfomas pueden tratarse con este enfoque terapéutico [71]. El IFN 2b recombinante se administra a pacientes con recurrencias de melanomas [72]. La hepatitis B y la hepatitis C se tratan con IFN y otros fármacos antivirales, normalmente combinados [73,74]. Los efectos anticancerígenos de los IFN de tipo I se han reconocido ampliamente en las últimas décadas, en particular su participación en la mediación de las interacciones entre los tumores y el sistema inmunitario.

En el melanoma maligno de ratón y el carcinoma de células renales, el IFN promueve la expresión de Slfn1, Slfn2, Slfn3, Slfn5 y Slfn8. La pérdida de Slfn2, Slfn4 o Slfn5 aumentó la proliferación celular y el crecimiento maligno independiente del anclaje, al tiempo que disminuyó el efecto antiproliferativo del IFN, lo que implica funciones cruciales para Schlafens en la tumorigénesis y el control del crecimiento de células neoplásicas [75].

Toda la expresión humana de ARNm de Schlafen se indujo en melanocitos normales mediante terapia con IFN, mientras que solo se indujo SLFN5 en células de melanoma maligno y células de carcinoma de células renales [8,40]. Cuando las células de melanoma se estimulan con IFN, la expresión de SLFN5 aumenta considerablemente, lo que disminuye la proliferación de células cancerosas. Por el contrario, el agotamiento de SLFN5 aumentó la capacidad de los melanomas para formar colonias, incluso en presencia de IFN [40].

Esto sugiere un papel potencial de SLFN5 en los efectos anticancerígenos de IFN. Sin embargo, SLFN5 también reduce potencialmente el efecto anticancerígeno del IFN en las células cancerosas del glioma al co-reprimir transcripcionalmente las respuestas de IFN mediadas por STAT1-, en contraste con su papel beneficioso en el melanoma y el carcinoma de células renales [65]. La disminución de SLFN5 conduce a una mayor susceptibilidad celular a las respuestas antiproliferativas inducidas por IFN en las células de glioblastoma, lo que implica que SLFN5 funciona como un regulador negativo de la respuesta de IFN en las células cancerosas de glioma [65].

Por lo tanto, el direccionamiento terapéutico futuro de SLFN5 en tumores malignos puede requerir un análisis preciso de otros factores asociados, y el diseño de un direccionamiento terapéutico de un tumor en particular puede ser necesario para el direccionamiento selectivo de SLFN5.

7. Funciones de Viral Schlafen

La presencia de ORF de v-Slfn intactos en algunas OPV sugiere que puede conservarse para una función crítica. Aunque hay pocas investigaciones sobre la función de v-Slfn, se han informado estudios in vitro e in vivo relativamente detallados sobre v-Slfn de CMLV. La expresión de este gen se confirmó 2 h después de la infección por CMLV y se expresó en la etapa temprana de la infección, independientemente de la replicación del ADN viral [35].

En contraste con Slfn1 de ratón, la expresión de CMLV v-Slfn no afecta la proliferación de fibroblastos de ratón. Se cree que esto se debe a la falta de similitud entre los primeros 27 aminoácidos de Slfn1 y v-Slfn de ratón, una región que es esencial para la inhibición del crecimiento de células de fibroblastos mediada por Slfn1- de ratón. Cuando la proteína v-Slfn del CMLV se expresó en VVAC que carecían de v-Slfn intacta, no afectó la replicación del virus recombinante ni la morfología de la placa [35].

Además, la infección intradérmica de ratones con este VVAC recombinante no afectó el tamaño de la lesión cutánea [35]. Sin embargo, en ratones con infección intranasal, v-Slfn provocó una menor pérdida de peso y una recuperación más rápida en comparación con los grupos de control. A los tres días después de la infección in vivo, el título viral era el mismo que en el grupo de control, pero a los siete días se observó una atenuación mediada por v-Slfn.

Esto sugiere que la expresión de v-Slfn no impide la replicación viral, sino que acelera la eliminación viral por parte del sistema inmunitario. Esto es coherente con la observación de que el virus recombinante portador de v-Slfn tardó en propagarse al bazo y se eliminó más rápidamente de este órgano. Además, se observó un reclutamiento más extenso de linfocitos en el tejido pulmonar infectado en presencia de expresión de v-Slfn, aunque estas células estaban menos activadas. Los virus altamente virulentos pueden abrumar rápidamente a su huésped, lo que limita la transmisión viral. La idea de que v-Slfn puede reducir la virulencia de los poxvirus, lo que permite que el virus se propague adecuadamente en la población huésped, es convincente [35].

Recientemente se descubrió una nueva característica de v-Slfn en poxvirus (Figura 1). La GMP-AMP sintasa cíclica (cGAS) detecta el ADN citosólico durante la infección por el virus e induce un estado antiviral. cGAS activa el estimulador de genes de interferón (STING) al sintetizar un segundo mensajero, GMP-AMP cíclico (cGAMP) [76–78]. Con el descubrimiento de una nucleasa cGAMP viral llamada Poxin (nucleasa inmune de poxvirus), el potencial inmunomodulador de los poxvirus recibió una nueva perspectiva [6].

Estudios recientes han demostrado que Poxin, que es un dominio de v-Slfns, puede degradar cGAMP y es necesario para evitar la activación de cGAS-STING [79–81]. Se descubrió que la poxina era un producto del gen B2R del VVAC. Este gen también se conoce como p26 en entomopoxvirus y baculovirus [80]. La mayoría de los ortopoxvirus incluyen una proteína v-Slfn compuesta por dos dominios que han evolucionado a partir de diferentes orígenes. De acuerdo con el análisis de la secuencia de aminoácidos, un dominio que se asemeja a la secuencia p26 del baculovirus se fusiona con el extremo N-terminal de un dominio v-Slfn similar a la forma abreviada murina Schlafen [35]; este dominio tipo p26- es Poxin, la nucleasa cGAMP. VACV, en el que se informó por primera vez la actividad de Poxin, no retiene la v-Slfn intacta. La pérdida de Poxin resultó en una reducción considerable en la replicación del VVAC in vivo [80].

La importancia de uno mismo, que incluye el dominio Poxin, se estudió ampliamente en el virus de la ectromelia (ECTV), que causa la viruela del ratón. El dominio Poxin, pero no el dominio similar a Slfn, fue suficiente para inhibir la señalización de cGAS-STING con la actividad de la nucleasa cGAMP de una manera comparable a la fusión completa del dominio similar a Poxin-Schlafen. Esto sugiere que el dominio ECTV Poxin conserva todo el potencial de v-Slfn para evitar la activación de la detección de ADN a través del eje cGASSTING [79].

En varios modelos de infección en ratones, la replicación de ECTV que carece de v-Slfn se atenuó significativamente y los ratones mostraron una respuesta robusta de IFN [79]. La fusión del dominio similar a Poxin-Schlafen de v-Slfn está muy conservada en los ortopoxvirus, como ECTV, CMLV y el emergente virus de la viruela del simio zoonótico, lo que implica la importancia de la actividad de la nucleasa cGAMP.

El papel del dominio similar a Slfn en la activación de Poxin no está claro. La poxina retuvo su actividad de nucleasa cGAMP en ausencia del dominio similar a Slfn. Sin embargo, sigue siendo necesario investigar por qué el dominio similar a Slfn se conserva en muchas OPV. Dada la observación antes mencionada de que la virulencia de los virus quiméricos se redujo al agregar el dominio similar a Slfn de CMLV a VACV, es una hipótesis plausible que la regulación de la virulencia viral puede contribuir a crear condiciones favorables para la propagación del virus en la naturaleza.

8. Schlafens como factores de restricción antivirales

Los factores de restricción antivirales son proteínas celulares del huésped que funcionan como primera línea de defensa, evitando la replicación y propagación viral. Los factores de restricción reconocen patógenos e interfieren con pasos específicos en el ciclo infeccioso del virus. Las propiedades únicas de los factores de restricción que sirven para limitar los virus en las primeras etapas incluyen la expresión constitutiva, la actividad autosuficiente y la acción inmediata [82]. En ocasiones, los factores de restricción aumentan en respuesta a los IFN. Aunque muchos tipos de células expresan constitutivamente factores de restricción en los niveles bajos requeridos por las células en ausencia de invasión de patógenos, el control efectivo de un patógeno requiere con frecuencia la inducción de factores de restricción en respuesta a la infección [83]. Dado que los Schlafen pertenecen a un grupo de ISG cuya expresión aumenta en respuesta a la infección viral o la estimulación con varios patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP) [36–39], se ha postulado que pueden tener actividad antiviral.

Junto con el descubrimiento de las funciones biológicas celulares de Schlafens a lo largo de la última década, también se han descubierto interacciones con virus. En esta sección, describimos las funciones antivirales conocidas de Schlafens, repasándolas en el orden cronológico en el que se informaron (Figura 2). Se han aclarado los mecanismos de evasión inmunitaria por los que los virus antagonizan muchos factores de restricción. Además, de acuerdo con el tema de que los virus pueden antagonizar los factores de restricción como parte de los mecanismos de evasión inmunitaria, existen algunos ejemplos recientemente informados de estrategias virales para contrarrestar la acción antiviral de Schlafens.

Se ha informado que Schlafens pertenecientes a diferentes grupos tienen funciones distintas, durante la infección, con muchos virus. Existe alguna evidencia de que el mal funcionamiento del Slfn2 de ratón del grupo I predispone a las células a la infección por virus en términos de inmunidad adquirida [55]. El grupo II SLFN12 es un candidato a factor antiviral contra el virus de la estomatitis vesicular y varios retrovirus, incluidos el VIH-1, el virus de la anemia infecciosa equina (EIAV), el retrovirus endógeno humano tipo K (HERK-V), el virus de la leucemia murina (MLV), y virus espumoso de primates (PFV) [84,85]. Sin embargo, faltan estudios sobre la interacción de estas formas cortas o intermedias de Schlafens con virus, y la mayoría de los estudios hasta ahora se han centrado en la función antiviral del grupo III de Schlafens. Por lo tanto, es crucial investigar si el dominio extendido C-terminal de Schlafens juega un papel importante en su función de factor de restricción intrínseco.

8.1. Funciones de SLFN11 durante la infección por virus

El SLFN11 humano se informó por primera vez en 2012 como un potente inhibidor del virus de la inmunodeficiencia humana 1 (VIH-1) que interfiere con la producción de proteínas virales [18]. Fue descubierto por Li et al. que SLFN11 se une a los ARN de transferencia (ARNt) y suprime la producción de proteínas selectivamente dependiendo del uso de codones [18]. Investigaciones posteriores revelaron que el SLFN11 equino inhibe la formación de EIAV mediante un mecanismo similar al empleado por el SLFN11 humano [23]. Una investigación sistemática del ciclo de replicación del VIH demostró que SLFN11 no afecta la transcripción inversa, la integración o la generación y exportación nuclear del ARN viral, ni interfiere con la gemación o liberación de partículas virales. En cambio, se encontró que induce la inhibición selectiva de la síntesis de proteínas virales.

Al explotar un sesgo de codón viral particular en el nucleótido A/T, SLFN11 funciona en el momento de la producción de proteína viral. Aunque el efecto antiviral de SLFN11 fue similar al de otros virus con un sesgo de codón poco común, como la influenza, no fue efectivo contra el virus adenoasociado o el virus del herpes simple (VHS). Estos hallazgos establecieron que SLFN11 es un factor de restricción inducible por interferón altamente efectivo para retrovirus, como el VIH, que media los efectos antivirales a través de la discriminación del uso de codones [18]. Este intrigante hallazgo puede explicar parcialmente la supresión del IFN de la síntesis específica de proteínas virales observada previamente en células infectadas por el VIH [18,86]. También destaca cómo el sistema inmunitario puede aprovechar las posibles diferencias entre uno mismo y otro para que las células huésped se dirijan a los virus y los eliminen. No parece haber una preferencia por el tipo de ARNt en la unión de SLFN11 a los ARNt [18].

Será necesario realizar experimentos bioquímicos para descubrir cómo SLFN11 modula la función del ARNt e influye en el uso de codones específicos del virus. SLFN11 está altamente expresado, no solo en células T CD4 plus, sino también en monocitos y moDC [37,87]. Se sabe que los linfocitos T CD4+ son el principal reservorio de la infección por VIH latente, y la latencia del VIH también puede establecerse en monocitos y macrófagos [88]. Por lo tanto, se cree que la alta expresión de SLFN11 en estas células tiene un papel en la infección latente por VIH y puede ser un componente clave de la respuesta inmunitaria innata al VIH.

Recientemente se descubrió que Slfn2 de ratón se une al ARNt e inhibe su degradación en un entorno de estrés oxidativo [89]. Aunque este estudio mostró que Slfn2 inhibía la infección por citomegalovirus murino (MCMV), el resultado se debió a la inmunidad adaptativa mediada por células T [89]. No obstante, estas observaciones merecen un examen exhaustivo de la interacción entre la modulación del ARNt de Slfn2 y los retrovirus murinos, así como los paralelos y diferencias con SLFN11 humano. Dado que la porción N-terminal de SLFN11 está involucrada en la unión del ARNt, puede haber similitudes evolutivas en la secuencia con la forma abreviada Slfn2. Además, el descubrimiento de que SLFN13 y SLFN14 participan en la modulación del ARNt allana el camino para futuras investigaciones para identificar si los Schlafen comparten funciones comunes en la biología del ARNt [24,90].

Dado que el genoma viral entrante de los virus de ARN monocatenario de sentido positivo requiere una traducción inmediata para permitir la replicación, estos virus son particularmente sensibles a los efectos de SLFN11 en la síntesis de proteínas. Esto se ha demostrado en el género Flavivirus, incluido el virus del Nilo Occidental (WNV), el virus del dengue (DENV) y el virus Zika (ZIKV) [21]. Existen similitudes y diferencias en el mecanismo de acción de las proteínas de Schlafen frente a flavivirus y lentivirus. La porción N-terminal de SLFN11 es esencial y suficiente para la actividad antiviral, ya que previene las alteraciones inducidas por virus en el repertorio de ARNt de las células infectadas. A diferencia de la infección por WNV, que afectó solo a un subconjunto de ARNt en células deficientes en SLFN11- [21], el VIH-1 elevó los niveles de ARNt en general en ausencia de SLFN11 [18].

La capacidad de SLFN11 para regular la abundancia de grupos de ARNt podría estar relacionada con la sensibilidad de las células a los agentes que dañan el ADN. Varios estudios han encontrado que las células cancerosas con una mayor expresión de SLFN11 son más vulnerables a los agentes que dañan el ADN [12,33,91,92]. Los niveles más altos de SLFN11 pueden limitar la cantidad de ARNt particulares que influyen en la traducción de las proteínas de reparación del ADN codificadas por marcos de lectura abiertos sesgados por codones, como ATM y ATR [93]. Además, SLFN11 inhibe irreversiblemente la replicación del ADN en los sitios dañados del ADN de una manera dependiente del dominio helicasa C-terminal [34,94]. Se sabe que varios virus aprovechan las proteínas involucradas en la respuesta al daño del ADN de las células huésped para su replicación efectiva [95].

La implicación de las proteínas de control de daños en el ADN ATM y ATR en la infección por VIH se ha estudiado ampliamente. ATM tiene un efecto positivo en la expresión génica tardía del VIH y la función de Rev, un regulador postranscripcional viral [96]; mientras tanto, la actividad de la quinasa ATR es necesaria para completar el proceso de integración del ADN viral y apoyar la supervivencia de las células transducidas [97]. En la infección por ZIKV, la vía de señalización ATM aumenta la replicación viral [98]. Estos hallazgos sugieren que Schlafens debe investigarse más a fondo en términos de resistencia de la célula huésped a los virus que explotan favorablemente las respuestas al daño del ADN para garantizar una replicación eficiente.

ZIKV ha generado una preocupación generalizada en los últimos años debido a su capacidad para inducir anomalías congénitas en bebés y el síndrome de Guillain-Barré en adultos. El ZIKV puede transmitirse sexualmente, sobrevivir en el sistema reproductor masculino [99] y, en las mujeres, pasar la placenta para infectar al feto [100]. Hay información limitada disponible sobre los efectos del ZIKV en la salud reproductiva y la fertilidad. Dado que SLFN11 no se expresa en la placenta o los testículos [22], se necesita investigación adicional para descubrir si también está relacionado con infecciones prenatales y de transmisión sexual.

El gen SLFN11 evolucionó bajo selección positiva repetida en primates [22]. Además, la eficiencia antiviral de SLFN11 fue más alta en especies de primates no humanos, como gibones y titíes, pero menos efectiva en humanos y en especies de bonobo que son evolutivamente cercanas a los humanos, lo que indica que los efectos de SLFN11 se han vuelto altamente específicos de especie. con el tiempo [22]. SLFN11 es funcional en ausencia de infección y reduce la producción de proteínas de ciertas transcripciones del huésped [18,93]. Esto implica que SLFN11 puede inhibir la síntesis de proteínas a partir de transcritos no optimizados por codones en general, preestableciendo así un entorno celular desfavorable para la síntesis de proteínas virales.

Los virus han desarrollado formas que contrarrestan los factores de restricción del huésped. Aunque se demostró una tendencia decreciente en las proteínas SLFN11 en células infectadas con HCMV [101], hace muchos años que no se han descubierto antagonistas virales para SLFN11. Sin embargo, recientemente se ha demostrado el efecto antiviral de SLFN11 y su mecanismo antagonista viral sobre el HCMV [102]. La proteína RL1 de expresión tardía de HCMV se dirige a SLFN11 para la degradación del proteasoma y es el primer descubrimiento de un antagonista viral de este factor de restricción. En este estudio, se reveló que el complejo celular de ubiquitina ligasa CRL4 E3 también está involucrado en la degradación de SLFN11 por RL1 [102].

Aunque SLFN11 tiene un impacto significativo en la replicación de VIH, WNV y ZIKV, estos virus aún pueden replicarse en células que expresan SLFN11. En comparación con otros flavivirus o VIH, la replicación de DENV se reduce significativamente por la expresión de SLFN11 [21]. Esto sugiere que DENV es más susceptible que otros virus a los efectos de SLFN11. Por lo tanto, se esperaría que DENV carezca de un mecanismo antagónico para SLFN11, mientras que WNV, ZIKV y HIV-1 pueden poseer mecanismos antagónicos velados.

El mecanismo por el cual la fosforilación de SLFN11 por la subunidad catalítica G de la proteína fosfatasa 1 (PPP1CC) regula la capacidad de escisión del ARNt tipo II ha sido informado [103]. Es bien sabido que la actividad de las proteínas celulares está regulada por quinasas virales [104]. Aún no se ha encontrado evidencia que apoye la hipótesis de que los virus regulan la fosforilación de SLFN11 a través de quinasas codificadas por virus, o indirectamente a través de quinasas de células huésped, como PPP1CC. Se requiere más investigación para explorar la posibilidad de que los virus exploten la fosforilación de proteínas para eludir la actividad antiviral de Schlafens, como se ha observado para otros factores de restricción del huésped [105-112].

8.2. Funciones de SLFN13 durante la infección por virus

El análisis cristalográfico reveló que SLFN13 es una nueva clase de nucleasas de ARNt/ARNr [24]. Además, también se informó que SLFN13 tenía una función antiviral contra el VIH y ZIKV al inhibir la síntesis de proteínas a través de la actividad nucleolítica, similar a SLFN11. Sin embargo, el determinante clave de la escisión del ARNt por SLFN13, que bloquea la síntesis de proteínas, es la estructura secundaria del ARNt y no está correlacionada con la secuencia anticodón [24], que parece ser diferente del mecanismo basado en el uso de codones de SLFN11.

La secuencia del dominio N-terminal de SLFN13, que se requiere para la función enzimática, se conserva en otras proteínas de Schlafen. Sin embargo, los residuos de aminoácidos cargados positivamente son diferentes. Se confirmó que ciertos miembros de la familia, como SLFN5 humano y Slfn1 de ratón, no están involucrados en la escisión del ARNt [24]. Por lo tanto, es probable que la distribución de residuos de aminoácidos cargados positivamente dentro del dominio N-terminal pueda determinar la capacidad y las tendencias de selección de la escisión de tRNA/rRNA, así como los espectros antivirales para otros Schlafens.

Se observó que las infecciones por virus de influenza A (PR8) y B (Victoria) inducen la expresión de ARNm de SLFN13 en células de adenocarcinoma de pulmón humano A549 [19]. Esta inducción fue más sólida en la infección viral mutante deficiente en NS1-, presumiblemente debido a la capacidad de NS1 para reprimir la activación del promotor de IFN mediada por RIG-I [113]. Además, el agotamiento de SLFN13 aumentó el desarrollo de placas de virus de influenza A y B, lo que implica que SLFN13 promueve respuestas antivirales a estos virus [19]. Sin embargo, se desconoce si la función antiviral de SLFN13 contra el virus de la influenza está relacionada con la escisión de tRNA/rRNA. Por lo tanto, existe la necesidad de determinar si la actividad nucleolítica de Schlafen es un mecanismo común para la función antiviral mediada por Schlafen. La ausencia de un efecto antiviral de SLFN11 contra un virus con un genoma de ARN monocatenario de sentido negativo [21] sugiere la existencia de un mecanismo independiente de la función anti-virus de la influenza de SLFN13.

8.3. Funciones de SLFN14 durante la infección por virus

También se han informado funciones antivirales para SLFN14, y la expresión aumenta con la infección por influenza A [19]. El agotamiento de SLFN14 limitó la regulación positiva de IP-10, un importante ISG, después de la infección por influenza. Estos resultados sugieren un posible mecanismo por el cual SLFN14 reconoce el genoma del ARN viral, mejora la activación de la señal mediada por RIG-I e inhibe la replicación de la influenza [19]. Sin embargo, es necesario confirmar si SLFN14, al igual que las helicasas, como DDX1 o RIG-I, realmente detecta el genoma viral [114]. SLFN14 retrasa la translocación nuclear de la nucleoproteína NP. La translocación nuclear retardada de NP puede afectar la replicación viral al afectar el transporte nuclear de ribonucleoproteína viral.

Además de sus efectos sobre los virus de ARN, también se ha demostrado que SLFN14 posee actividad antiviral contra los virus de ADN, como el virus varicela-zoster (VZV). La infección por VZV induce la expresión de SLFN14 e inhibe la producción de antígenos virales en células que sobreexpresan SLFN14 [19]. Aunque se supone que el mecanismo antiviral de SLFN14 contra los virus de ARN y los virus de ADN es distinto, se requiere investigación adicional sobre el supuesto dominio helicasa de SLFN14 y la asociación de la señalización de IFN mediada por RIG-I para un análisis de mecanismo más detallado. Además, dado que los tipos de células que expresan SLFN14 son muy limitados o el nivel de expresión es bajo [115], queda por evaluar la función genuina de SLFN14 en las células infectadas por virus.

Se ha encontrado que SLFN14 tiene actividad de endonucleasa asociada a ribosomas y puede degradar tRNA, rRNA y mRNA [90]. No hay especificidad de secuencia o especificidad de estructura preferida en la escisión del ARN, y esta actividad enzimática es estrictamente dependiente de Mg2 plus y Mn2 plus e independiente de ATP [90]. Sin embargo, solo la versión corta truncada en el extremo C de SLFN14 exhibió actividad enzimática, mientras que SLFN14 de longitud completa carecía de actividad endonucleasa y no se unía a los ribosomas [90]. Esta característica parece ser una forma de mantener la integridad de los ARN celulares. Dado que la proteína SLFN14 está presente en niveles bajos en la mayoría de las células y ocurre en el núcleo, un estado precursor inactivo similar a la caspasa puede proteger a los ARN celulares contra la actividad de endonucleasa no específica. Las infecciones virales inducen la expresión de SLFN14 como la de la RNasa L [116], y puede participar en la eliminación del ARN celular total para inhibir la reproducción viral. Sin embargo, todavía se requiere demostrar que SLFN14 se procesa en la forma activa después de la infección o en ciertos entornos.

8.4. Funciones de SLFN5 durante la infección por virus

En las células humanas, SLFN5, junto con SLFN11, es la proteína de la familia Schlafen más abundante [18]. SLFN5 es un miembro nuclear de la familia Schlafen, que se ha relacionado con la proliferación y diferenciación de células inmunitarias [28,117].

Los estudios informan que la infección por el virus de la influenza, el WNV y el rinovirus dan como resultado una mayor expresión de SLFN5 [37,118,119]. Sin embargo, la función de SLFN5 contra estos virus no se ha investigado y, a diferencia de SLFN11, se ha establecido experimentalmente que SLFN5 no tiene actividad antiviral contra la infección por VIH [18]. Una investigación reciente de SLFN5 reveló una acción antiviral y un mecanismo contra el HSV-1, un virus con un genoma de ADN de doble cadena [20]. En ese estudio, los factores del huésped asociados con el ADN del VHS-1 se aislaron mediante una técnica de proteómica llamada Aislamiento de proteínas en el ADN naciente (iPOND), que identifica las proteínas que se acumulan en el ADN recién sintetizado [120–122]. Cuando se aplicó a la infección por HSV-1 con virus de tipo salvaje y mutantes, esta técnica reveló que SLFN5 sufre una degradación proteasómica como resultado de la ubiquitinación acelerada por la proteína viral ICP0.

La proteína ICP0 inmediata-temprana del HSV{{0}} facilita la transcripción de genes virales y la reactivación del virus desde la latencia. ICP0 presenta un dominio de ubiquitina E3 ubiquitina ligasa que antagoniza las defensas del huésped a través de la degradación proteasómica de los factores antivirales intrínsecos del huésped [123,124]. El ADN del HSV-1 se ha encontrado asociado con varios objetivos de degradación de ICP{{10}}, que también se demostró que inhiben la producción de genes virales y/o la activación de señales celulares antivirales [124 ]. Aunque estudios previos identificaron sustratos ICP0 como factores de restricción, el mecanismo para suprimir la expresión génica viral no se comprende completamente. En este estudio reciente, se confirmó bioquímicamente que ICP0 ubiquitinaba y degradaba específicamente SLFN5 a través del proteasoma [20].

Se descubrió que la interacción directa entre ICP{{0}} y SLFN5 se produce a través del dominio C-terminal extendido de SLFN5, una región que está ausente en SLFN11, que no fue objeto de degradación. La región C-terminal de SLFN5 contiene una región intrínsecamente desordenada, una característica frecuente de las proteínas celulares unidas por factores virales, como ICP0 [125]. El efecto antiviral de SLFN5 en HSV-1 se observa más claramente en virus mutantes que carecen de la actividad de ligasa E3 de ICP0 que en virus de tipo salvaje. Las observaciones de que HSV-1 se dirige a SLFN5 [20] y HCMV se dirige a SLFN11 [102] sugieren que la degradación mediada por proteasoma puede ser una estrategia viral más común utilizada para antagonizar la restricción de Schlafen.

Se ha propuesto que el mecanismo antiviral de SLFN5 se une al ADN viral e inhibe la carga de la ARN polimerasa II en los promotores de genes virales [20]. Además, se comprobó que, a diferencia de otros Schlafens, no afectaba la degradación del ARNm. Aunque la supuesta actividad helicasa puede ser el mecanismo por el cual SLFN5 reprime la transcripción del gen del ADN viral, el motivo helicasa Walker A de SLFN5 no afecta su función antiviral [20]. SLFN5 no parece tener ninguna especificidad de secuencia de ADN. El examen de la unión de SLFN5 a las regiones del cuerpo del gen y del promotor no reveló ninguna preferencia aparente; sin embargo, hubo una tendencia notable a unirse más al ADN viral que al ADN celular [20]. Un estudio reciente de la estructura de SLFN5 demostró una alta afinidad por el ADN de doble cadena e identificó los residuos involucrados en la unión del ácido nucleico [31]. Aunque SLFN5 se une a tRNA, no comparte la actividad endorribonucleasa reportada para otros Schlafens [31]. También se demostró que SLFN5 tiene preferencia por unirse al ADN libre sobre el ADN unido al nucleosoma [31]. Quizás la facilidad de acceso al ADN viral eucromático en el entorno de la infección lítica pueda contribuir a la unión selectiva al ADN genómico viral [126].

La interacción entre SLFN5 y el ADN viral se detectó tanto para los genomas virales entrantes como para los genomas virales que se replican activamente en los compartimentos de replicación viral [20]. La proteína PML del huésped, un conocido factor de restricción de HSV-1, así como un sustrato de ICP0, también accede al ADN viral entrante e inhibe la transcripción de genes virales [127–130]. Aunque se requieren más estudios bioquímicos, la degradación de SLFN5 mediada por ICP0-parece ser menos eficiente que la degradación de PML [20]. Inmediatamente después de la infección, la mayoría del ADN del HSV-1 está rodeado por la proteína PML; sin embargo, cuando se expresa ICP0, la PML se elimina rápidamente y el ADN viral vuelve a quedar atrapado por la proteína SLFN5 [20].

Esto sugiere que PML y SLFN5 pueden trabajar de manera cooperativa para crear un ambiente desfavorable para la expresión de genes virales. Por lo tanto, el papel de SLFN5 puede ser una segunda línea de defensa que apoye la función antiviral de la LMP (Figura 3). La observación de que SLFN5 regula las respuestas inmunitarias y también es objetivo de ICP0 sugiere que puede formar parte de una vía inmunitaria 'autoprotegida' para controlar la infección. La degradación de SLFN5 por ICP0 podría desencadenar la activación de respuestas inmunitarias secundarias. Esta hipótesis de guardia se sugirió recientemente para MORC3, otro objetivo del ICP0 [131]. Se requieren más estudios para comprender las conexiones entre SLFN5 y otros reguladores de la infección por HSV-1.

Un análisis reciente del transcriptoma unicelular del VHS-1 reveló que se requiere el reclutamiento de -catenina en el compartimento de replicación viral para la expresión del gen del VHS-1 [132]. Se sabe que SLFN5 inhibe la migración y proliferación celular al inhibir la expresión de catenina [133,134], lo que implica que SLFN5 también podría afectar indirectamente la expresión del gen HSV-1.

Aunque SLFN5 no tiene actividad antiviral contra los retrovirus, sí tiene un efecto antiviral contra el HSV-2, un alphaherpesvirinae cercano al HSV-1. Curiosamente, los resultados para betaherpesvirinae HCMV diferían según la etapa de la infección [20]. Dentro de las primeras 24 h después de la infección, el agotamiento de SLFN5 promueve la expresión de transcripciones de genes tempranos y tempranos inmediatos virales; sin embargo, esto se invierte en la fase tardía, lo que da como resultado una expresión reducida de estos genes virales en ausencia de SLFN5. Como resultado, el rendimiento de replicación de HCMV disminuye ligeramente en células deficientes en SLFN5-. Una diferencia entre el HSV-1 y el HCMV es el curso temporal de la infección, siendo la replicación del HSV-1 mucho más rápida que la del HCMV.

Dado que SLFN5 inhibe la transcripción de ISG mediada por STAT1- [65], el agotamiento de SLFN5 puede resultar en un aumento de la señalización de ISG, lo que disminuye la replicación de HCMV. De hecho, la eliminación de SLFN5 resultó en niveles más altos de expresión de ISG15, que aumentaron aún más después de la infección por HCMV [20]. Como resultado, SLFN5 está directamente involucrado en la reducción de la expresión génica viral temprana y parece tener un efecto distinto sobre el HSV-1 en etapas posteriores. Otro virus de ADN, el adenovirus, no se vio afectado por SLFN5, y la infección viral no resultó en la degradación de la proteína SLFN5 [20]. Juntos, estos datos sugieren especificidad para la actividad antiviral en toda la familia de proteínas Schlafen, similar a lo que se ha observado para otras familias de factores de restricción del huésped.

9. Conclusiones y Perspectivas Futuras

La investigación continua y profunda sobre la familia Schlafen ha hecho un progreso significativo para dilucidar las funciones de las proteínas Schlafen en los últimos años. Los estudios actuales han demostrado que las proteínas de Schlafen desempeñan un papel fundamental en la regulación tanto de la respuesta inmunitaria como del ciclo celular. Algunas de estas proteínas están asociadas con la susceptibilidad al tratamiento tumoral y la resistencia a los fármacos [13–15,135]; por lo tanto, la función biológica de las proteínas de la familia Schlafen en las células tumorales proporciona nuevos métodos e ideas para la detección y el tratamiento de tumores. Además, las proteínas de Schlafen presentan un efecto inhibidor relativamente amplio sobre los retrovirus a través de la modulación del ARN para inhibir la traducción. Las proteínas Schlafen también se han implicado en la infección viral indirectamente a través de la señalización del interferón. El descubrimiento de un mecanismo para la inhibición directa de la expresión génica viral a través de la unión de SLFN5 al ADN viral en el núcleo ha puesto de relieve la diversidad potencial de los mecanismos antivirales de la familia Schlafen.

Numerosos hallazgos hasta la fecha demuestran que la familia Schlafen tiene un papel en una variedad de respuestas celulares, incluido el desarrollo de células inmunitarias y la inmunidad intrínseca/innata. Esta familia de proteínas es, sin duda, un objetivo importante para el tratamiento del cáncer, así como para la investigación en la comprensión y prevención de infecciones virales. Sin embargo, los estudios funcionales sobre las proteínas de Schlafen todavía están en pañales y quedan muchas preguntas importantes por resolver. Aunque la familia Schlafen comparte varios dominios similares, muestran diferencias funcionales. Estas distinciones implican que los miembros de la familia Schlafen confieren especificidad a sus actividades antivirales, destacando la importancia de estudiar las propiedades estructurales y los mecanismos funcionales.

Afortunadamente, se han determinado estructuras para Slfn13 de rata [24] y SLFN5 humano [31], lo que proporciona información para los estudios en curso de las proteínas de la familia Schlafen. Además, deben superarse las limitaciones de los experimentos con animales para la aplicación clínica. La familia Schlafen mostró una tendencia evolutiva rápida en varios roedores, y el grado de conservación entre los genes Schlafen de roedores y humanos no es alto. Por ejemplo, SLFN5 y SLFN11 son los más abundantes y altamente estudiados en varias células, pero la similitud entre ratones y humanos de SLFN5 es solo del 59 por ciento según la identidad de la secuencia de aminoácidos, y no hay un ortólogo de SLFN11 en ratones. SLFN5 y SLFN14 son los únicos ortólogos compartidos entre ratones y humanos (Figura 1). Por lo tanto, existe la necesidad de desarrollar una nueva plataforma, como modelos organoides, que puedan sustituir a los estudios in vivo.

Dadas las diversas funciones de las proteínas de la familia Schlafen, se espera que varias proteínas asociadas de unión en la célula desempeñen funciones en su regulación. Aunque no se ha publicado ningún informe sobre los resultados de un enfoque proteómico global del interactoma, es fundamental descubrir y estudiar el papel de los socios de unión como factores que diferencian la función y la regulación de la actividad intracelular de las proteínas de la familia Schlafen. El estudio de las asociaciones entre el nivel de expresión de Schlafen y el pronóstico del cáncer se puede aplicar a la investigación o al tratamiento de tumores mediados por virus utilizando vectores virales. A pesar de su nombre, el campo de Schlafen está lejos de ser somnoliento. Los estudios en curso proporcionarán información importante sobre la biología de virus y tumores y sugerirán formas en que sus actividades únicas pueden aprovecharse para aplicaciones terapéuticas.

Contribuciones de autor:

Conceptualización, ETK y MDW; redacción—preparación del borrador original, ETK; redacción—revisión y edición, MDW; visualización, ETK Todos los autores han leído y aceptado la versión publicada del manuscrito.

Fondos:

Este trabajo fue apoyado por el Programa de Investigación de Ciencias Básicas a través de la Fundación Nacional de Investigación de Corea (NRF) financiado por el Ministerio de Educación (2021R1A2C1010313). MDW fue apoyado en parte por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud (AI115104 y NS082240) y fondos del Children's Hospital of Philadelphia.

Expresiones de gratitud:

Damos las gracias a Joe Dybas por sus comentarios sobre el manuscrito.

Conflictos de interés:

Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Referencias

1. Schwarz, DA; Katayama, CD; Hedrick, SM Schlafen, una nueva familia de genes reguladores del crecimiento que afectan el desarrollo de los timocitos. Inmunidad 1998, 9, 657–668. [Referencia cruzada]

2. Geserick, P.; Kaiser, F.; Klemm, U.; Kaufmann, ELLA; Zerrahn, J. Modulación del desarrollo y activación de células T por nuevos miembros de la familia de genes Schlafen (slfn) que albergan un motivo similar a la ARN helicasa. En t. inmunol. 2004, 16, 1535–1548. [Referencia cruzada] [PubMed]

3. Neumann, B.; Zhao, L.; Murphy, K.; Gonda, TJ Localización subcelular de la familia de proteínas Schlafen. Bioquímica Biografía. Res. común 2008, 370, 62–66. [Referencia cruzada] [PubMed]

4. Kuang, C.; Yang, T.; Zhang, Y.; Zhang, L.; Wu, Q. Schlafen 1 inhibe la proliferación y la formación de tubos de células progenitoras endoteliales. PLoS One 2014, 9, e109711. [Referencia cruzada] [PubMed]

5. Brady, G.; Boggan, L.; Bowie, A.; O'Neill, LAJ Schlafen-1 provoca una detención del ciclo celular al inhibir la inducción de la ciclina D1. J. Biol. química 2005, 280, 30723–30734. [Referencia cruzada]

6. Oh, P.-S.; Patel, VB; Lijadoras, MA; Kanwar, SS; Yu, Y.; Nautiyal, J.; Patel, BB; Majumdar, APN Schlafen-3 reduce la expresión de marcadores de células madre cancerosas y la señalización autocrina/yuxtacrina en células de cáncer de colon resistentes a FOLFOX. Soy. J. Physiol. Gastrointestinal. Fisiol hepático. 2011, 301, G347–G355. [Referencia cruzada]

7. Patel, VB; Yu, Y.; Das, JK; Patel, BB; Majumdar, APN Schlafen-3: Un nuevo regulador de la diferenciación intestinal. Bioquímica Biografía. Res. común 2009, 388, 752–756. [Referencia cruzada]

8. Sassano, A.; Mavrommatis, E.; Arslan, AD; Kroczynska, B.; Beauchamp, EM; Khuon, S.; Chew, T.-L.; Verde, KJ; Munshi, HG; Verma, AK; et al. Schlafen 5 humano (SLFN5) es un regulador de la motilidad y la capacidad de invasión de las células de carcinoma de células renales. mol. Celúla. Biol. 2015, 35, 2684–2698. [Referencia cruzada]

9. Al-Marsoummi, S.; Vomhof-DeKrey, E.; Basson, MD Schlafen12 reduce la agresividad del cáncer de mama triple negativo a través de la regulación postranscripcional de ZEB1 que impulsa la diferenciación de células madre. Celúla. Fisiol. Bioquímica 2019, 53, 999–1014. [Referencia cruzada]

10. Al-Marsoummi, S.; Pacella, J.; Dockter, K.; Soderberg, M.; Singhal, SK; Vomhof-Dekrey, EE; Basson, MD Schlafen 12 tiene un pronóstico favorable y reduce C-Myc y la proliferación en el adenocarcinoma de pulmón, pero no en el carcinoma de células escamosas de pulmón. Cánceres 2020, 12, 2738. [CrossRef]

11. Compañeros Nápoles, O.; Tsao, AC; Sanz-Anquela, JM; Sala, N.; Bonet, C.; Pardo, ML; Ding, L.; Simón, O.; Saqui-Salces, M.; Blanco, vicepresidente; et al. La expresión de SCHLAFEN 5 se correlaciona con metaplasia intestinal que progresa a cáncer gástrico. J. Gastroenterol. 2016, 52, 39–49. [Referencia cruzada] [PubMed]

12. Zoppoli, G.; Regairaz, M.; León, E.; Reinhold, WC; Varma, S.; Ballestrero, A.; Doroshow, JH; Pommier, Y. La supuesta ADN/ARN helicasa Schlafen-11 (SLFN11) sensibiliza las células cancerosas a los agentes que dañan el ADN. proc. nacional Academia ciencia EE. UU. 2012, 109, 15030–15035. [Referencia cruzada] [PubMed]

13. Tian, ​​L.; Canción, S.; Liu, X.; Wang, Y.; Xu, X.; Hu, Y.; Xu, J. Schlafen-11 sensibiliza las células de carcinoma colorrectal al irinotecán. Anticáncer. Drogas 2014, 25, 1175–1181. [Referencia cruzada] [PubMed]

14. Nogales, V.; Reinhold, WC; Varma, S.; Martínez-Cardus, A.; Moutinho, C.; Morán, S.; Hein, H.; Sebio, A.; Barnadas, A.; Pommier, Y.; et al. La inactivación epigenética de la supuesta ADN/ARN helicasa SLFN11 en el cáncer humano confiere resistencia a los fármacos de platino. Oncotarget 2015, 7, 3084–3097. [Referencia cruzada] [PubMed]

15. Stewart, California; Tong, P.; Cardnell, RJ; Enviado.; Pequeño.; Homosexual, CM; Masrorpour, F.; Abanico, Y.; Bará, RO; Feng, Y.; et al. Las variaciones dinámicas en la transición epitelial a mesenquimatosa (EMT), ATM y SLFN11 gobiernan la respuesta a los inhibidores de PARP y cisplatino en el cáncer de pulmón de células pequeñas. Oncotarget 2017, 8, 28575–28587. [Referencia cruzada] [PubMed]

16. Shee, K.; pozos, JD; Jiang, A.; Miller, TW El análisis integrado de sensibilidad a fármacos y expresión génica pancancerosa revela que el ARNm de SLFN11 es un biomarcador tumoral sólido que predice la sensibilidad a la quimioterapia que daña el ADN. PLoS One 2019, 14, e0224267. [Referencia cruzada]

17. Winkler, C.; Armenia, J.; Jones, GN; Tobalina, L.; Venta, MJ; Petreo, T.; Baird, T.; Serra, V.; Wang, AT; Lau, A.; et al. SLFN11 informa sobre el estándar de atención y tratamientos novedosos en una amplia gama de modelos de cáncer. Hermano J. Cáncer 2021, 124, 951–962. [Referencia cruzada]

18. Li, M.; Kao, E.; Gao, X.; Sandig, H.; Limmer, K.; Pavón-Eternod, M.; Jones, TE; Landry, S.; Pantalón.; Dr. Weitzman; et al. Inhibición basada en el uso de codones de la síntesis de proteínas del VIH por schlafen 11 humano. Nature 2012, 491, 125–128. [Referencia cruzada]

19. Seong, R.-K.; Seo, S.; Kim, J.-A.; Fletcher, SJ; Morgan, Nevada; Kumar, M.; Choi, Y.-K.; Shin, OS Schlafen 14 (SLFN14) es un nuevo factor antiviral implicado en el control de la replicación viral. Inmunobiología 2017, 222, 979–988. [Referencia cruzada]

20. Kim, ET; Dybas, JM; Kulej, K.; Reyes, ED; precio, AM; Akhtar, LN; Orr, A.; García, BA; Boutell, C.; Weitzman, MD La proteómica comparativa identifica a Schlafen 5 (SLFN5) como un factor de restricción del virus del herpes simple que suprime la transcripción viral. Nat. Microbiol. 2021, 6, 234–245. [Referencia cruzada]

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