Proteomic Analysis Identifies Molecular Players and Biological Processes Specific to SARS-CoV-2 Exposure in Endothelial Cells


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Abstract
Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has been responsible for the severe pandemic of acute respiratory disease, coronavirus disease 2019 (COVID-19), experienced in the 21st century. The clinical manifestations range from mild symptoms to abnormal blood coagulation and severe respiratory failure. In severe cases, COVID-19 manifests as a thromboinflammatory disease. Damage to the vascular compartment caused by SARS-CoV-2 has been linked to thrombosis, triggered by an enhanced immune response. The molecular mechanisms underlying endothelial activation have not been fully elucidated. We aimed to identify the proteins correlated to the molecular response of human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) after exposure to SARS-CoV-2, which might help to unravel the molecular mechanisms of endothelium activation in COVID-19. In this direction, we exposed HUVECs to SARS-CoV-2 and analyzed the expression of specific cellular receptors, and changes in the proteome of HUVECs at different time points. We identified that HUVECs exhibit non-productive infection without cytopathic effects, in addition to the lack of expression of specific cell receptors known to be essential for SARS-CoV-2 entry into cells. We highlighted the enrichment of the protein SUMOylation pathway and the increase in SUMO2, which was confirmed by orthogonal assays. In conclusion, proteomic analysis revealed that the exposure to SARS-CoV-2 induced oxidative stress and changes in protein abundance and pathways enrichment that resembled endothelial dysfunction.
Abstract in Portuguese
O coronavírus 2 da síndrome respiratória aguda grave (SARS-CoV-2) foi responsável pela grave pandemia de doença respiratória aguda, doença de coronavírus 2019 (COVID-19), vivida no século XXI. As manifestações clínicas variam de sintomas leves a coagulação sanguínea anormal e insuficiência respiratória grave. Em casos graves, o COVID-19 se manifesta como uma doença tromboinflamatória. O dano ao compartimento vascular causado pelo SARS-CoV-2 foi associado à trombose, desencadeada por uma resposta imune aprimorada. Os mecanismos moleculares subjacentes à ativação endotelial não foram totalmente elucidados. Nosso objetivo foi identificar as proteínas correlacionadas à resposta molecular das células endoteliais da veia umbilical humana (HUVECs) após a exposição ao SARS-CoV-2, o que pode ajudar a desvendar os mecanismos moleculares da ativação do endotélio no COVID-19. Nessa direção, expusemos HUVECs ao SARS-CoV-2 e analisamos a expressão de receptores celulares específicos e alterações no proteoma de HUVECs em diferentes momentos. Identificamos que as HUVECs apresentam infecção improdutiva sem efeitos citopáticos, além da falta de expressão de receptores celulares específicos conhecidos por serem essenciais para a entrada do SARS-CoV-2 nas células. Destacamos o enriquecimento da via de SUMOilação da proteína e o aumento de SUMO2, que foi confirmado por ensaios ortogonais. Em conclusão, a análise proteômica revelou que a exposição ao SARS-CoV-2 induziu estresse oxidativo e alterações na abundância de proteínas e enriquecimento de vias que se assemelhavam à disfunção endotelial.
Reference
Melo TC, Trevisan Silva D, Flores MPA, Gomes RN, Souza MM, Valerio HP, et al. Proteomic Analysis Identifies Molecular Players and Biological Processes Specific to SARS-CoV-2 Exposure in Endothelial Cells. Int J Mol Sci. 2022 Sept; 23(18):10452. doi:doi.org/10.3390/ijms231810452.
Link to cite this reference
https://repositorio.butantan.gov.br/handle/butantan/4531
Issue Date
2022


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