Synergistic effects of toll-like receptor 1/2 and toll-like receptor 3 signaling triggering interleukin 27 gene expression in chikungunya virus-infected macrophages

Abstract

ABSTRACT: Chikungunya virus (CHIKV) is the etiological agent of chikungunya fever (CHIKF), a self-limiting disease characterized by myalgia and severe acute or chronic arthralgia. CHIKF is associated with immunopathology and high levels of pro-inflammatory factors. CHIKV is known to have a wide range of tropism in human cell types, including keratinocytes, fibroblasts, endothelial cells, monocytes, and macrophages. Previously, we reported that CHIKV-infected monocytesderived macrophages (MDMs) express high levels of interleukin 27 (IL27), a heterodimeric cytokine consisting of IL27p28 and EBI3 subunits, that triggers JAK-STAT signaling and promotes pro-inflammatory and antiviral response, in interferon (IFN)-independent manner. Based on the transcriptomic analysis, we now report that induction of IL27-dependent proinflammatory and antiviral response in CHIKV-infected MDMs relies on two signaling pathways: an early signal dependent on recognition of CHIKV-PAMPs by TLR1/2-MyD88 to activate NFκB-complex that induces the expression of EBI3 mRNA; and second signaling dependent on the recognition of intermediates of CHIKV replication (such as dsRNA) by TLR3-TRIF, to activate IRF1 and the induction of IL27p28 mRNA expression. Both signaling pathways were required to produce a functional IL27 protein involved in the induction of ISGs, including antiviral proteins, cytokines, CC- and CXC- chemokines in an IFN-independent manner in MDMs. Furthermore, we reported that activation of TLR4 by LPS, both in human MDMs and murine BMDM, results in the induction of both subunits of IL27 that trigger strong IL27-dependent pro-inflammatory and antiviral response independent of IFNs signaling. Our findings are a significant contribution to the understanding of molecular and cellular mechanisms of CHIKV infection.

RESUMEN: El virus chikungunya (CHIKV) es el agente etiológico de la fiebre chikungunya (CHIKF), una enfermedad autolimitada caracterizada por mialgias y artralgias agudas o crónicas graves. CHIKF está asociado con inmunopatología y altos niveles de factores proinflamatorios. Se sabe que CHIKV tiene una amplia gama de tropismo en tipos de células humanas, incluidos queratinocitos, fibroblastos, células endoteliales, monocitos y macrófagos. Anteriormente, informamos que los macrófagos derivados de monocitos (MDM) infectados con CHIKV expresan altos niveles de interleucina 27 (IL27), una citocina heterodimérica que consta de las subunidades IL27p28 y EBI3, que desencadena la señalización JAK-STAT y promueve la respuesta proinflamatoria y antiviral, en interferón (IFN) de manera independiente. Con base en el análisis transcriptómico, ahora informamos que la inducción de una respuesta proinflamatoria y antiviral dependiente de IL27 en MDM infectados con CHIKV se basa en dos vías de señalización: una señal temprana que depende del reconocimiento de CHIKV-PAMP por TLR1/2-MyD88 para activar NFκB- complejo que induce la expresión de ARNm de EBI3; y una segunda señalización dependiente del reconocimiento de intermediarios de replicación de CHIKV (como dsRNA) por parte de TLR3-TRIF, para activar IRF1 y la inducción de la expresión de mRNA de IL27p28. Se requerían ambas vías de señalización para producir una proteína IL27 funcional involucrada en la inducción de ISG, incluidas proteínas antivirales, citocinas, quimiocinas CC y CXC de manera independiente de IFN en MDM. Además, informamos que la activación de TLR4 por LPS, tanto en MDM humanos como en BMDM murino, da como resultado la inducción de ambas subunidades de IL27 que desencadenan una fuerte respuesta proinflamatoria y antiviral dependiente de IL27 independiente de la señalización de IFN. Nuestros hallazgos son una contribución significativa a la comprensión de los mecanismos moleculares y celulares de la infección por CHIKV. (Traductor Google)