Interaction of the Rabies Virus Glycoprotein with Neuronal Nicotinic Acetylcholine Receptor and its Possible Impact on Behavioral Changes

Abstract

Nikotinové acetylcholinové receptory (nAChR) jsou skupina pentamerních ligandově-ovládáných iontových kanálů. Jsou exprimované v nervových buňkách, na nervosvalových ploténkách a také v buňkách nenervového původu. Vzteklina je závažné virové neurodegenerativní onemocnění, které má téměř 100% úmrtnost. Pro virus vztekliny je typický povrchový glykoprotein označovaný jako rabies virus glykoprotein (RVG). RVG je zakotven ve virovém obalu, v lipidové dvojvrstvě obklopující nukleokapsidu viru vztekliny. RVG má několik cílových receptorů, z nichž jeden je homomerní α7 nAChR. Předpokládá se, že s tímto receptorem reaguje skrze takzvaný neurotoxinový motiv, což je aminokyselinová sekvence homologní s α-bungarotoxinem. Aminokyseliny, které jsou podstatné pro interakci α7 nAChR a RVG, jsou F192, R196 a R199. Předkládaná práce se zaměřuje na strukturu α7 nAChR and RVG a shrnuje dostupné poznatky o jejich vzájemné interakci. Kromě toho popisuje také způsob, jak se tato interakce využívá při transportu látek přes hematoencefalickou bariéru. Nakonec práce zkoumá možnost, že modulace α7 nAChR prostřednictvím RVG přispívá ke vzniku behaviorálních příznaků při infekci vzteklinou.

Nicotinic acetylcholine receptors (nAChR) are a group of pentameric ligand-gated ion channels. They are expressed in neuronal cells, at neuromuscular junctions, and even in non-neuronal cells. Rabies is a viral neurodegenerative disease with almost 100% fatality. On the surface of the rabies virus, a rabies virus glycoprotein (RVG) is expressed. RVG is embedded in a viral envelope, a lipid bilayer surrounding the nucleocapsid of the rabies virus. RVG has many target receptors, one of them being the homomeric α7 nAChR. It presumably interacts with the receptor through an amino acid sequence homologous to an α-bungarotoxin, called a neurotoxin-like motif. The residues that play a major role in the α7 nAChR and RVG interaction are F192, R196 and R199. The present work focuses on the structure of the α7 nAChR and RVG, and summarizes available data on their mutual interaction. Furthermore, it describes the way how this interaction can help to transport various cargo across the blood-brain barrier. Finally, it investigates the possibility that modulation of α7 nAChR by RVG could contribute to behavioral symptoms in rabies infection.