Novel tools to study the interplay between peroxisomes and lipid droplets in hepatitis C virus infection

Abstract

Hepatitis C represents a serious public health burden, with a high incidence rate worldwide. Infection normally progresses to cirrhosis and liver cancer, and while antiviral treatments are effective, access to diagnosis and treatment is still limited, with no vaccine yet developed. Hepatitis C virus (HCV) takes advantage of several host cell mechanisms through the manipulation of cellular organelles’ functions. HCV specifically modulates lipid droplets (LDs) and critically depends on the cellular lipid metabolism. Peroxisomes are also essential organelles in lipid metabolism and coordinate some of their functions with LDs, though their role as a metabolic organelle in HCV infection is still unknown. With this work, we aimed to create tools to study the effect of HCV infection on peroxisome morphology, cellular distribution, and their interplay with LDs. Moreover, these tools would also allow to understand the importance of this crosstalk for the HCV life cycle. We successfully created plasmids and lentiviruses expressing peroxisome-targeted fluorescent fusion proteins. We have also generated a plasmid expressing an LD-targeted fluorescent protein. Preliminary studies on the influence of HCV core protein overexpression on peroxisome morphology and subcellular localisation have revealed no clear alterations. Further studies are required to improve the LD-targeting fluorescent fusion protein-expressing lentiviruses, which will then allow the generation of stable cell lines with fluorescently stained LDs and peroxisomes. Furthermore, additional morphology and subcellular localisation analyses of peroxisomes throughout infection must be conducted to better understand the role of this organelle in HCV infection. These studies may unravel new roles of peroxisomes in HCV infection which can ultimately lead to the discovery of novel targets for antiviral therapeutics' development.

A hepatite C representa um grave problema de saúde pública, apresentando uma alta taxa de incidência em todo o mundo. A infeção normalmente progride para cirrose e cancro no fígado e, embora os tratamentos antivirais existentes sejam eficazes, o acesso ao diagnóstico e ao tratamento é limitado, não existindo ainda uma vacina disponível. O vírus da hepatite C (VHC) tira proveito de vários mecanismos da célula hospedeira, manipulando as funções dos organelos celulares. O VHC modula especificamente as lipid droplets (LDs) e é altamente dependente do metabolismo lipídico celular. Os peroxissomas são também organelos essenciais no metabolismo lipídico e coordenam algumas das suas funções a par com as LDs, todavia o seu papel na infeção por VHC é ainda desconhecido. Com este trabalho, era pretendido desenvolver novas estratégias para estudar o efeito da infeção por VHC na morfologia e distribuição celular dos peroxissomas, bem como na sua interação com as LDs. Além disso, tais estratégias também permitiriam entender a importância dessa interação para o ciclo de vida do VHC. Construímos com sucesso plasmídeos e lentivírus que codificam proteínas de fusão fluorescentes direcionadas para os peroxissomas. Gerámos também um plasmídeo que expressa uma proteína fluorescente localizada nas LDs. Para além disso, estudos preliminares da influência da proteína core do VHC na morfologia e localização subcelular dos peroxissomas não revelaram alterações claras. Mais estudos são necessários para melhorar os lentivírus que expressam a proteína de fusão fluorescente direcionada para as LDs, o que virá a permitir o desenvolvimento de linhas celulares estáveis com expressão de LDs e peroxissomas fluorescentes. Por outro lado, análises adicionais de morfologia e localização subcelular dos peroxissomas durante a infeção deverão ser realizados para melhor compreender o papel deste organelo na infeção por VHC. Estes estudos poderão desvendar novas funções dos peroxissomas na infeção por VHC, podendo até, eventualmente, levar à descoberta de novos alvos para o desenvolvimento de terapêuticas antivirais.