Study of the cellular signaling pathways during latent infection and reactivation by HSV-1 (Herpes Simplex Virus type 1)

Abstract

HSV-1 is a DNA virus of the herpesviruses family (Herpesviridae) and specifically belongs to the Alpha subfamily (Alphaherpesvirinae). It is a neurotropic virus that alternates from a lytic cycle in epithelial cells to a latent cycle in neurons. Its lytic cycle takes place in three phases, the immediate early (IE), the early (E) and the late (L). In the present thesis, we studied the mechanisms that govern infection by Herpes Simplex virus type-1 investigating two directions; the effect of CD40L on the outcome of infection and the methylation profile of host genes during the course of infection.In the first part, the effect of CD40L on HSV-1 infection was studied and it was found that CD40L directly inhibits infection by HSV-1 following entry of the virus in the host cell. Different stages of viral infection were analyzed as well as antiviral mechanisms with a particular emphasis on autophagy. Collectively, it was demonstrated that HSV-1 is directly inhibited by the activation of the CD40L pathway by a mechanism that is PI3K-dependent and autophagy-independent.At the second part of the study, the methylation profile of the host cell genome was analyzed during lytic and latent infection by HSV-1 with particular interest on the enzymes associated to epigenetic phenomena. PCR-array analysis showed that there is a great variation in the methylation profile during the immediate early (IE) and early (E) phase of infection while in the late (L) phase of infection and in latently infected cells the methylation profile remains stable, however, different from the steady state methylation of the host. Several histone deacetylase genes were identified as targets for alterations in DNA methylation and an effort was made to correlate the changes in DNA methylation to gene expression and their impact on the progeny virus.

Ο HSV-1 είναι ένας DNA ιός που ανήκει στην οικογένεια των ερπητοϊών (Herpesviridae) και συγκεκριμένα στην οικογένεια των α-ερπητοϊών (Alphaherpesvirinae). Είναι νευροτρόπος ιός ο οποίος πραγματοποιεί λυτικό κύκλο στα επιθηλιακά κύτταρα ενώ στα νευρικά κύτταρα βρίσκεται σε λανθάνουσα φάση. Ο λυτικός κύκλος του HSV-1 λαμβάνει χώρα σε τρεις φάσεις, την άμεσα πρώιμη (α), την πρώιμη (β) και την όψιμη(γ) και αποτελεί χαρακτηριστικό τρόπο έκφρασης των γονιδίων των ερπητοϊών. Στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής διερευνήθηκαν μηχανισμοί που διέπουν την μόλυνση από τον ιό του απλού έρπητα τύπου Ι (HSV-1). Συγκεκριμένα, διερευνήθηκε η δράση του CD40L και ο ρόλος του στην έκβαση της μόλυνσης από τον HSV-1. Επιπλέον, διερευνήθηκε το πρότυπο μεθυλίωσης κυτταρικών γονιδίων σε διάφορα στάδια της μόλυνσης από τον ιό.Ως προς το πρώτο σκέλος της εργασίας, κατά την οποία διερευνήθηκε η δράση του CD40L στην μόλυνση από τον HSV-1, βρέθηκε ότι ο CD40L παρεμποδίζει την εξέλιξη της μόλυνσης άμεσα, μετά την είσοδο του ιού στο κύτταρο. Μελετήθηκαν διάφορα στάδια της μόλυνσης καθώς κ αντιϊκοί μηχανισμοί ενώ έμφαση δόθηκε στον μηχανισμό της αυτοφαγίας. Συνολικά, ο ιός παρεμποδίζεται από την ενεργοποίηση του μονοπατιού του CD40L μέσω ενός μηχανισμού που σχετίζεται με την κινάση PI3K και είναι ανεξάρτητος της αυτοφαγίας.Ως προς το δεύτερο σκέλος της διατριβής, μελετήθηκε το πρότυπο μεθυλίωσης του κυτταρικού γονιδιώματος σε λυτική κ λανθάνουσα μόλυνση με τον ιό HSV-1 δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στο πρότυπο μεθυλίωσης γονιδίων που κωδικοποιούν για ένζυμα που σχετίζονται με επιγενετικά φαινόμενα. Βρέθηκε ότι στην άμεσα πρώιμη κ πρώιμη φάση του λυτικού κύκλου υπάρχει έντονη διακύμανση των επιπέδων μεθυλίωσης των κυτταρικών γονιδίων ενώ στην όψιμη φάση της μόλυνσης και κατά τη λανθάνουσα κατάσταση το πρότυπο μεθυλίωσης είναι διαφορετικό από την κατάσταση ηρεμίας αλλά σταθερό.