El síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) es la causa de la epidemia del nuevo coronavirus de 2019 (COVID-19). Estudios recientes han destacado el importante papel de la molécula de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) humana en la mediación de la entrada celular del SARS-CoV-2. La unión al receptor ACE2 es un paso inicial crítico para que el SARS-CoV-2 infecte las células diana y es fundamental para la infección humana, y la expresión y distribución del receptor ACE2 puede estar relacionada con la progresión y el pronóstico de COVID-19.

Los telómeros son regiones en los extremos de los cromosomas lineales. Los telómeros en los vertebrados están compuestos por una gran cantidad de secuencias repetidas típicas de TTAGGG. El complejo proteico de refugio se une al ADN telomérico y protege el ADN telomérico para que no sea reconocido como daño del ADN (DD), previniendo así la DDR (respuesta al daño del ADN). La replicación del ADN hace que los telómeros de los cromosomas se acorten gradualmente. Cuando los telómeros se acortan mucho, se detectan como roturas de doble hebra del ADN (DSB) y activan la vía DDR. La endogamia continua de ratones conduce a un acortamiento progresivo de los telómeros y a la activación de DDR en los telómeros, y a la acumulación de características del envejecimiento y de las enfermedades relacionadas con la edad. Además, dado que el daño en los telómeros no se repara fácilmente, esto da como resultado una activación DDR persistente. En este artículo, el profesor Fabrizio d'Adda di Fagagna y su equipo del Instituto de Genética Molecular del Consejo Nacional de Investigación en Pavía, Italia, se propusieron describir mejor la regulación de la expresión de ACE2 durante el envejecimiento después del acortamiento de los telómeros y la activación de DDR.

Para comprender la regulación de la expresión ACE2 durante el envejecimiento, el profesor Fabrizio d'Adda di Fagagna y su equipo de Italia estudiado Se estudió la expresión de ACE2 en los pulmones de ratones y humanos de diferentes edades. Mediante detección por RT-qPCR e inmunohistoquímica (IHC), se observaron niveles elevados de ARNm y proteína de ACE2 en los pulmones de ratones viejos (22-24 meses) en comparación con ratones jóvenes (2-3 meses). De manera similar, también se encontró en pulmones humanos que el nivel de expresión de la proteína ACE2 en sujetos de edad avanzada era mayor que en sujetos jóvenes. Para confirmar que ACE2 estaba aumentado en células ATII, el equipo realizó inmunoensayos doblemente marcados para ACE2 en muestras de pulmón de diferentes La detección por fluorescencia encontró que la expresión de ACE2 en las células pulmonares ATII aumenta con la edad, tanto en ratones como en humanos. El equipo investigó más a fondo la expresión diferencial de las transcripciones de ACE2 y observó que ACE2 aumentaba con la edad en las células pulmonares ATII, mientras que el gen constitutivo GAPDH se expresaba ampliamente en casi todos los tipos de células y no cambiaba a lo largo de las edades analizadas. En resumen, se puede demostrar que la expresión de ACE2 aumenta cuando las células sufren senescencia, y el aumento de la expresión de ACE2 se produce principalmente en las células pulmonares ATII.

A continuación, para revelar el mecanismo molecular que controla la regulación positiva de ACE2 durante el envejecimiento, el equipo realizó experimentos in vitro e in vivo. . Para probar si el acortamiento de los telómeros es suficiente para regular la expresión de ACE2, el equipo midió los niveles de ARNm de ACE2 en fibroblastos humanos (BJ) y células epiteliales bronquiales humanas (HBEC) en diferentes poblaciones. Porque ambos tipos de células carecen de mecanismos de mantenimiento de los telómeros y sufren un acortamiento progresivo de los telómeros a medida que proliferan. Se descubrió que, en comparación con las células de paso temprano, los niveles de ARNm de ACE2 de BJ y HBEC de paso tardío aumentaron. A continuación, el equipo amplió su investigación a un modelo de ratón que carecía de componentes de ARN de telomerasa. El análisis de la tercera generación de ratones que carecían de ARN de telomerasa encontró que, en comparación con animales de tipo salvaje de la misma edad y sexo, el equipo carecía de ARN de telomerasa. aumentó constantemente en ratones tratados con ARN de granzima, y ​​las imágenes de inmunofluorescencia mostraron que ACE2 aumentó principalmente en las células pulmonares ATII que expresan ACE2. Y el mismo fenómeno se observó también en las células pro-SP-C. Estos resultados demuestran claramente un papel del acortamiento de los telómeros en la regulación de los niveles de ACE2 en células humanas y tejidos de ratón.

Porque cuando los telómeros se vuelven muy cortos, activan la vía de respuesta al daño del ADN (DDR). A continuación, el equipo probó si la DDR telomérica era suficiente para aumentar los niveles de ARNm de ACE2. El equipo utilizó dos sistemas de células de mamíferos que permiten la activación específica de la DDR en los telómeros en ausencia de acortamiento de los telómeros. Después de que el equipo eliminó TRF2, encontraron niveles elevados de lesiones H2AX para demostrar la activación de la vía DDR. Los experimentos han demostrado que el aumento de las lesiones DDR va acompañado de un aumento en los niveles de ARNm de ACE2, y los mismos resultados también se observaron después de la radiación ionizante (IR) en la misma línea celular, lo que demuestra que la vía de señalización DDR desempeña un papel en el aumento de ACE2. niveles de ARNm. Para verificar el papel de la DDR telomérica in vivo, su equipo administró tamoxifeno en ratones para inducir la pérdida de expresión de TRF2, activar la vía DDR en los telómeros y observó un aumento en los niveles de ARNm de ACE2 en el hígado de los ratones. Esto también prueba los resultados anteriores. En conjunto, estos resultados en líneas celulares humanas y de ratón y en tejidos de ratón sugieren que la vía DDR activada tiene un papel conservado en la regulación de los niveles de ACE2. Dado que los telómeros DDR se acumulan durante el envejecimiento, esto puede provocar un aumento de los niveles de ACE2.

El equipo cree que el aumento en los niveles de ARNm de ACE2 es causado por una mayor actividad de su promotor transcripcional. Para determinar si el promotor ACE2 responde a la activación DDR, el equipo realizó un análisis in silico para identificar factores de transcripción cuyos motivos de unión al ADN se enriquecieron significativamente en la región promotora ACE2. Los resultados mostraron que entre estos factores de transcripción existen vías relacionadas con la respuesta al daño del ADN. El equipo transfectó células HeLa shTRF2 con un plásmido que porta un gen indicador de luciferasa bajo el control del promotor ACE2 humano, indujo DDR telomérico eliminando TRF2 y descubrió que la señal de luciferasa aumentaba. También se observó una activación transcripcional similar tras la activación de DDR en células HeLa no inducidas por irradiación. Esto sugiere que la vía DDR aumenta los niveles de ARNm de ACE2 al controlar la actividad del promotor ACE2.

Para demostrar aún más que los componentes clave de la vía DDR son responsables del aumento observado en los niveles de ARNm de ACE2. El equipo utilizó el inhibidor de la quinasa ATM KU-60019 (ATMi) para prevenir la formación de lesiones DDR. Se encontró un aumento significativamente reducido en los niveles de ARNm de ACE2, lo que sugiere que la actividad de la quinasa ATM está involucrada en la regulación de los niveles de transcripción de ACE2. Para estudiar si la inhibición de DDR telomérica afecta la expresión de ACE2 in vivo, el equipo utilizó oligonucleótidos antisentido teloméricos (tASO) para lograr la inhibición específica de DDR telomérica. Cuando se sacrificaron los ratones y se analizaron sus tejidos, se descubrió que ambos tratamientos con tASO eran altamente efectivos y los niveles de ARNm de ACE2 se redujeron en el cuerpo. A continuación, el equipo amplió el estudio a la tercera generación de ratones con telómeros acortados y descubrió mediante inmunotinción de doble marca que la expresión de ACE2 era significativamente menor después del tratamiento con tASO o tASO. Estos resultados respaldan que la regulación ACE2 resulta de la activación posterior de DDR en lugar del acortamiento de los telómeros.

En conjunto, estos resultados indican que la expresión del receptor ACE2 del SARS-CoV-2 está regulada directamente por DDR en el nivel transcripcional. Nivel Regulación de la activación de la vía, la disfunción de los telómeros es un evento fisiológico que puede participar en la vía DDR para regular los niveles de ACE2.