Rotavirus-mediated DGAT1 degradation: A pathophysiological mechanism of viral-induced malabsorptive diarrhea

轮状病毒 腹泻 脂滴 生物 吸收不良 脂质代谢 细胞生物学 病毒学 生物化学 内科学 病毒 内分泌学 医学
作者
Zheng Liu,Hunter Smith,Jeanette M. Criglar,Alexis Valentin,Umesh C. Karandikar,Xi‐Lei Zeng,Mary K. Estes,Sue E. Crawford
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:120 (51) 被引量:6
标识
DOI:10.1073/pnas.2302161120
摘要

Gastroenteritis is among the leading causes of mortality globally in infants and young children, with rotavirus (RV) causing ~258 million episodes of diarrhea and ~128,000 deaths annually in infants and children. RV-induced mechanisms that result in diarrhea are not completely understood, but malabsorption is a contributing factor. RV alters cellular lipid metabolism by inducing lipid droplet (LD) formation as a platform for replication factories named viroplasms. A link between LD formation and gastroenteritis has not been identified. We found that diacylglycerol O-acyltransferase 1 (DGAT1), the terminal step in triacylglycerol synthesis required for LD biogenesis, is degraded in RV-infected cells by a proteasome-mediated mechanism. RV-infected DGAT1-silenced cells show earlier and increased numbers of LD-associated viroplasms per cell that translate into a fourfold-to-fivefold increase in viral yield ( P < 0.05). Interestingly, DGAT1 deficiency in children is associated with diarrhea due to altered trafficking of key ion transporters to the apical brush border of enterocytes. Confocal microscopy and immunoblot analyses of RV-infected cells and DGAT1 −/− human intestinal enteroids (HIEs) show a decrease in expression of nutrient transporters, ion transporters, tight junctional proteins, and cytoskeletal proteins. Increased phospho-eIF2α (eukaryotic initiation factor 2 alpha) in DGAT1 −/− HIEs, and RV-infected cells, indicates a mechanism for malabsorptive diarrhea, namely inhibition of translation of cellular proteins critical for nutrient digestion and intestinal absorption. Our study elucidates a pathophysiological mechanism of RV-induced DGAT1 deficiency by protein degradation that mediates malabsorptive diarrhea, as well as a role for lipid metabolism, in the pathogenesis of gastroenteritis.

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