Herpes simplex virus di tipo 1 (HSV-1) è un agente patogeno neurotropico ubiquitario, in grado di stabilire un'infezione latente permanente nelle cellule neuronali e di causare infezioni litiche ricorrenti nei tessuti epiteliali. Nonostante la sua elevata prevalenza, i meccanismi molecolari sottesi alle sue interazioni ospite-specifiche rimangono poco conosciuti. Il successo dell'infezione e la persistenza virale dipendono in larga misura dalle attività regolatorie delle proteine precocissime, tra cui spicca ICP27 (codificata dal gene UL54), regolatore multifunzionale essenziale per la rimodellazione delle reti cellulari. In questo contesto, la mia ricerca di dottorato si è concentrata sull'elucidazione dei meccanismi attraverso i quali ICP27 influenza la sopravvivenza cellulare e il mantenimento dell'omeostasi in diversi contesti cellulari, riflettendo l'ampio tropismo cellulare di HSV-1. A tal fine, sono stati utilizzati due modelli cellulari rappresentativi di fasi di infezione distinte: cellule hTert RPE-1 (epitelio pigmentato retinico immortalizzato), che modellano le infezioni litiche, e cellule SH-SY5Y (derivate da neuroblastoma), che imitano un ambiente simile a quello neuronale. Entrambe le linee cellulari sono state infettate con HSV-1 wild-type e HSV-1ΔICP27 (virus mutante privo di ICP27 funzionale) e sono state eseguite analisi molecolari e funzionali, tra cui real-time PCR, western blotting, test di attività enzimatica, citometria a flusso e immunofluorescenza, integrate con analisi proteomiche quantitative. I risultati rivelano un’azione dicotomica di ICP27: nelle cellule epiteliali promuove la via apoptotica intrinseca (upregolazione delle caspasi-9/3/7, Bax/Bcl-2, ROS e disfunzione mitocondriale), mentre la inibisce nelle cellule simil-neuronali (riduzione delle caspasi, preservazione del potenziale mitocondriale). Analogamente, ICP27 reprime le risposte allo stress cellulare modulando la rete delle proteine da shock termico nelle cellule epiteliali e le attiva nelle cellule neuronali, favorendo la proteostasi. Inoltre, questa proteina virale influenza la localizzazione nucleocitoplasmatica e il traffico delle molecole chaperone chiave. Questi risultati identificano ICP27 come un fattore virale critico nella modulazione coordinata dell'apoptosi e delle vie di stress cellulare, facilitando così l'adattamento di HSV-1 a distinti microambienti cellulari. Una comprensione più approfondita di questi meccanismi apre la strada allo sviluppo di strategie terapeutiche che identificano ICP27 come target promettente per contrastare efficacemente l'infezione da HSV-1.
Herpes simplex virus type 1 (HSV-1) is a widespread neurotropic pathogen capable of establishing permanent latent infection in neuronal cells and causing recurrent infections in epithelial tissues. Despite its high prevalence, many aspects of its biology and interactions with the host remain underreported. The infection success and viral persistence largely depend on the regulatory activities of immediate early genes, among which the multifunctional ICP27 protein, encoded by the UL54 gene, stands out. In this context, my doctoral research focused on elucidating the mechanisms by which ICP27 influences cell survival and maintenance of homeostasis across diverse cellular contexts, reflecting HSV-1’s broad cell tropism. To this end, two representative cellular models of distinct infection stages were employed: hTert RPE-1 (hTert-immortalized retinal pigment epithelial) cells, modeling lytic infections, and SH-SY5Y (neuroblastoma-derived) cells, mimicking a neuron-like environment. Both cell lines were infected with wild-type HSV-1 and HSV-1ΔICP27 (mutant virus lacking functional ICP27), and molecular and functional analyses were performed, including real-time PCR, western blotting, enzymatic activity assays, flow cytometry, and immunofluorescence, supplemented by quantitative proteomic analysis. The results demonstrate that ICP27 differentially modulates the apoptotic pathway, particularly the intrinsic pathway, affecting the expression levels of effector and initiator caspases, as well as pro- and anti-apoptotic genes, and mitochondrial function. Notably, ICP27 promotes apoptosis in epithelial cells, while suppressing programmed cell death in neuron-like cells, thereby enhancing neuronal cell survival. Similarly, ICP27 exerts opposite effects on cellular stress responses by modulating the heat shock protein network, in addition to its transcription factor HSF1 (heat shock factor 1): repression in epithelial cells and activation in neuron-like cells. Furthermore, ICP27 influences the nucleocytoplasmic localization and trafficking of key chaperone molecules. These findings identify ICP27 as a critical viral factor in the coordinated modulation of apoptosis and cellular stress pathways, thereby facilitating HSV-1 adaptation to distinct cellular microenvironments. A deeper understanding of these mechanisms paves the way for the development of therapeutic strategies that interfere with ICP27’s functions and effectively counteracting HSV-1 infection.
HSV-1 ICP27 in Virus-Host Dynamics: Balancing Cellular Survival and Stress Response Pathways
NORDI, CHIARA
2026
Abstract
Herpes simplex virus di tipo 1 (HSV-1) è un agente patogeno neurotropico ubiquitario, in grado di stabilire un'infezione latente permanente nelle cellule neuronali e di causare infezioni litiche ricorrenti nei tessuti epiteliali. Nonostante la sua elevata prevalenza, i meccanismi molecolari sottesi alle sue interazioni ospite-specifiche rimangono poco conosciuti. Il successo dell'infezione e la persistenza virale dipendono in larga misura dalle attività regolatorie delle proteine precocissime, tra cui spicca ICP27 (codificata dal gene UL54), regolatore multifunzionale essenziale per la rimodellazione delle reti cellulari. In questo contesto, la mia ricerca di dottorato si è concentrata sull'elucidazione dei meccanismi attraverso i quali ICP27 influenza la sopravvivenza cellulare e il mantenimento dell'omeostasi in diversi contesti cellulari, riflettendo l'ampio tropismo cellulare di HSV-1. A tal fine, sono stati utilizzati due modelli cellulari rappresentativi di fasi di infezione distinte: cellule hTert RPE-1 (epitelio pigmentato retinico immortalizzato), che modellano le infezioni litiche, e cellule SH-SY5Y (derivate da neuroblastoma), che imitano un ambiente simile a quello neuronale. Entrambe le linee cellulari sono state infettate con HSV-1 wild-type e HSV-1ΔICP27 (virus mutante privo di ICP27 funzionale) e sono state eseguite analisi molecolari e funzionali, tra cui real-time PCR, western blotting, test di attività enzimatica, citometria a flusso e immunofluorescenza, integrate con analisi proteomiche quantitative. I risultati rivelano un’azione dicotomica di ICP27: nelle cellule epiteliali promuove la via apoptotica intrinseca (upregolazione delle caspasi-9/3/7, Bax/Bcl-2, ROS e disfunzione mitocondriale), mentre la inibisce nelle cellule simil-neuronali (riduzione delle caspasi, preservazione del potenziale mitocondriale). Analogamente, ICP27 reprime le risposte allo stress cellulare modulando la rete delle proteine da shock termico nelle cellule epiteliali e le attiva nelle cellule neuronali, favorendo la proteostasi. Inoltre, questa proteina virale influenza la localizzazione nucleocitoplasmatica e il traffico delle molecole chaperone chiave. Questi risultati identificano ICP27 come un fattore virale critico nella modulazione coordinata dell'apoptosi e delle vie di stress cellulare, facilitando così l'adattamento di HSV-1 a distinti microambienti cellulari. Una comprensione più approfondita di questi meccanismi apre la strada allo sviluppo di strategie terapeutiche che identificano ICP27 come target promettente per contrastare efficacemente l'infezione da HSV-1.I documenti in SFERA sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
