Published December 12, 2023 | Version v1
Publication Metadata-only

Genome-wide CRISPR screen identifies GNE as a key host factor that promotes influenza A virus adsorption and endocytosis

Creators

  • 1. Shanghai Veterinary Research Institute
  • 2. Chinese Academy of Agricultural Sciences
  • 3. Vietnam National University of Agriculture

Description

ABSTRACT Replication of influenza A virus (IAV) is highly reliant on host cell function, and to identify the key host factor required in the influenza A virus life cycle, a genome-wide CRISPR/Cas9 knockout (KO) screen was conducted in A549 cells infected by H1N1 influenza virus. The results showed that glucosamine (UDP-N-acetyl)-2-epimerase/N-acetylmannosamine kinase (GNE) plays a crucial role in the replication of influenza A virus, and knockout of the GNE significantly reduced the replication of multiple subtype influenza A viruses in A549 cells, and restoration of the GNE expression in the GNE-knockout cells partially recovered IAV infection. Additionally, overexpression of the GNE in wild-type (WT) cells promoted IAV infection to a certain extent. Further study showed that the GNE is involved in α-2,3- and α-2,6-linked sialic acid (Sia) synthesis, which is the major receptor of the influenza A virus, and the GNE knockout downregulated the α-2,3- and α-2,6-linked sialic acid expression. In summary, the knockout of the GNE inhibits adsorption and endocytosis of IAV. This study provides a new approach to elucidate the replication mechanism of IAV and identifies GNE as a potential target for anti-influenza drug development. IMPORTANCE Influenza A virus infection requires the assistance of the host proteins. Glucosamine (UDP-N-acetyl)-2-epimerase/N-acetylmannosamine kinase (GNE) was identified as an important host factor in influenza A virus infection by genome-wide CRISPR screening. GNE knockout (KO) extensively inhibited the replication of multiple subtype influenza A viruses. It indirectly participated in IAV adsorption and endocytosis by regulating the expression of sialic acid (Sia), the main receptor of IAV. This finding provides novel insights into the replication mechanism of IAV.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يعتمد تكرار فيروس الأنفلونزا A (IAV) بشكل كبير على وظيفة الخلية المضيفة، ولتحديد عامل المضيف الرئيسي المطلوب في دورة حياة فيروس الأنفلونزا A، تم إجراء فحص CRISPR/Cas9 على مستوى الجينوم في خلايا A549 المصابة بفيروس الأنفلونزا H1N1. أظهرت النتائج أن الجلوكوزامين (UDP - N - acetyl) -2 - epimerase/N - acetylmannosamine kinase (GNE) يلعب دورًا حاسمًا في تكرار فيروس الأنفلونزا A، وقلل خروج المغلوب من GNE بشكل كبير من تكرار فيروسات الأنفلونزا متعددة الأنواع الفرعية A في خلايا A549، واستعادة تعبير GNE في خلايا GNE - knockout استردت جزئيًا عدوى IAV. بالإضافة إلى ذلك، أدى التعبير المفرط عن الجينات الوراثية في خلايا النوع البري (WT) إلى تعزيز عدوى فيروس العوز المناعي البشري إلى حد ما. أظهرت دراسة أخرى أن الناتج القومي الإجمالي يشارك في تخليق حمض السياليك المرتبط بـ α -2،3 - و α -2،6، وهو المستقبل الرئيسي لفيروس الأنفلونزا A، وقام الضربة القاضية بتقليل التعبير عن حمض السياليك المرتبط بـ α -2،3 - و α -2،6. باختصار، فإن الضربة القاضية لـ GNE تمنع الامتزاز والإلتقام لـ IAV. تقدم هذه الدراسة نهجًا جديدًا لتوضيح آلية النسخ المتماثل لفيروس إيبولا وتحدد الناتج القومي الإجمالي كهدف محتمل لتطوير الأدوية المضادة للإنفلونزا. الأهمية تتطلب عدوى فيروس الأنفلونزا أ مساعدة البروتينات المضيفة. تم تحديد الجلوكوزامين (UDP - N - acetyl) -2 - epimerase/N - acetylmannosamine kinase (GNE) كعامل مضيف مهم في عدوى فيروس الأنفلونزا A عن طريق فحص CRISPR على مستوى الجينوم. منعت الضربة القاضية (KO) على نطاق واسع تكرار فيروسات الأنفلونزا متعددة الأنواع الفرعية A. شاركت بشكل غير مباشر في امتزاز وإلتقام فيروس التهاب الأمعاء من خلال تنظيم التعبير عن حمض السياليك (SIA)، المستقبل الرئيسي لفيروس التهاب الأمعاء. توفر هذه النتيجة رؤى جديدة حول آلية النسخ المتماثل لـ IAV.

Translated Description (French)

RÉSUMÉ La réplication du virus de la grippe A (IAV) dépend fortement de la fonction des cellules hôtes, et pour identifier le facteur hôte clé requis dans le cycle de vie du virus de la grippe A, un dépistage par inactivation (KO) CRISPR/Cas9 à l'échelle du génome a été effectué dans les cellules A549 infectées par le virus de la grippe H1N1. Les résultats ont montré que la glucosamine (UDP-N-acétyl)-2-épimérase/N-acétylmannosamine kinase (GNE) joue un rôle crucial dans la réplication du virus de la grippe A, et l'inactivation du GNE a considérablement réduit la réplication de plusieurs sous-types de virus de la grippe A dans les cellules A549, et la restauration de l'expression du GNE dans les cellules inactivées par le GNE a partiellement récupéré l'infection par IAV. De plus, la surexpression du GNE dans les cellules de type sauvage (WT) a favorisé l'infection par le IAV dans une certaine mesure. Une étude plus approfondie a montré que le GNE est impliqué dans la synthèse de l'acide sialique lié à l'α-2,3 et à l'α-2,6 (Sia), qui est le récepteur majeur du virus de la grippe A, et le GNE a réduit l'expression de l'acide sialique lié à l'α-2,3 et à l'α-2,6. En résumé, le knock-out du GNE inhibe l'adsorption et l'endocytose de l'IAV. Cette étude fournit une nouvelle approche pour élucider le mécanisme de réplication de l'IAV et identifie le GNE comme une cible potentielle pour le développement de médicaments antigrippaux. IMPORTANCE L'infection par le virus de la grippe A nécessite l'aide des protéines de l'hôte. La glucosamine (UDP-N-acétyl)-2-épimérase/N-acétylmannosamine kinase (GNE) a été identifiée comme un facteur hôte important dans l'infection par le virus de la grippe A par le dépistage CRISPR à l'échelle du génome. Le knock-out du GNE (KO) a considérablement inhibé la réplication de plusieurs virus de sous-type grippal A. Il a indirectement participé à l'adsorption et à l'endocytose des IAV en régulant l'expression de l'acide sialique (Sia), le principal récepteur des IAV. Cette découverte fournit de nouvelles informations sur le mécanisme de réplication de l'IAV.

Translated Description (Spanish)

RESUMEN La replicación del virus de la influenza A (IAV) depende en gran medida de la función de la célula huésped, y para identificar el factor huésped clave requerido en el ciclo de vida del virus de la influenza A, se realizó un cribado de inactivación (KO) de CRISPR/Cas9 en todo el genoma en células A549 infectadas por el virus de la influenza H1N1. Los resultados mostraron que la glucosamina (UDP-N-acetil) -2-epimerasa/N-acetilmanosamina quinasa (GNE) desempeña un papel crucial en la replicación del virus de la influenza A, y el knockout del GNE redujo significativamente la replicación de múltiples subtipos de virus de la influenza A en células A549, y la restauración de la expresión de GNE en las células GNE-knockout recuperó parcialmente la infección por IAV. Además, la sobreexpresión del GNE en células de tipo salvaje (WT) promovió la infección por IAV hasta cierto punto. Un estudio adicional mostró que el GNE está involucrado en la síntesis de ácido siálico (Sia) α-2,3- y α-2,6-ligado, que es el principal receptor del virus de la influenza A, y el knockout de GNE reguló a la baja la expresión de ácido siálico α-2,3- y α-2,6-ligado. En resumen, la inactivación de la GNE inhibe la adsorción y la endocitosis de IAV. Este estudio proporciona un nuevo enfoque para dilucidar el mecanismo de replicación de IAV e identifica a GNE como un objetivo potencial para el desarrollo de fármacos antigripales. IMPORTANCIA LA infección por el virus de la influenza A requiere la ayuda de las proteínas del huésped. La glucosamina (UDP-N-acetil) -2-epimerasa/N-acetilmanosamina quinasa (GNE) se identificó como un factor huésped importante en la infección por el virus de la influenza A mediante el cribado CRISPR de todo el genoma. La inactivación de GNE (KO) inhibió ampliamente la replicación de múltiples virus de influenza A de subtipo. Participó indirectamente en la adsorción y endocitosis de IAV mediante la regulación de la expresión de ácido siálico (Sia), el principal receptor de IAV. Este hallazgo proporciona nuevos conocimientos sobre el mecanismo de replicación de IAV.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحدد شاشة كريسبر على مستوى الجينوم GNE كعامل مضيف رئيسي يعزز امتصاص فيروس الأنفلونزا A والإلتقام
Translated title (French)
Le dépistage CRISPR à l'échelle du génome identifie le GNE comme un facteur hôte clé qui favorise l'adsorption et l'endocytose du virus de la grippe A
Translated title (Spanish)
El cribado CRISPR de todo el genoma identifica el GNE como un factor huésped clave que promueve la adsorción del virus de la gripe A y la endocitosis

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4388698165
DOI
10.1128/spectrum.01643-23

Is supplement to
https://openalex.org/W4377011168 (Other)
https://openalex.org/W4286495801 (Other)
https://openalex.org/W3136026187 (Other)
https://openalex.org/W3093811550 (Other)
https://openalex.org/W2915093830 (Other)
https://openalex.org/W2907271381 (Other)
https://openalex.org/W2550888436 (Other)
https://openalex.org/W2142373650 (Other)
https://openalex.org/W2117119827 (Other)
https://openalex.org/W2065684697 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1545094518
  • https://openalex.org/W1981635214
  • https://openalex.org/W1989074407
  • https://openalex.org/W2003988251
  • https://openalex.org/W2011226251
  • https://openalex.org/W2018917851
  • https://openalex.org/W2020176055
  • https://openalex.org/W2020982132
  • https://openalex.org/W2022189028
  • https://openalex.org/W2029044166
  • https://openalex.org/W2035276544
  • https://openalex.org/W2043698583
  • https://openalex.org/W2049633866
  • https://openalex.org/W2066091073
  • https://openalex.org/W2070924692
  • https://openalex.org/W2072142282
  • https://openalex.org/W2074410038
  • https://openalex.org/W2075704126
  • https://openalex.org/W2081526068
  • https://openalex.org/W2117823973
  • https://openalex.org/W2122204467
  • https://openalex.org/W2123812852
  • https://openalex.org/W2168470451
  • https://openalex.org/W2565680402
  • https://openalex.org/W2736483456
  • https://openalex.org/W2748787039
  • https://openalex.org/W2797613160
  • https://openalex.org/W2811479613
  • https://openalex.org/W2905797452
  • https://openalex.org/W2945416890
  • https://openalex.org/W2945824801
  • https://openalex.org/W3000124759
  • https://openalex.org/W3093771772
  • https://openalex.org/W3128335178
  • https://openalex.org/W3167345968
  • https://openalex.org/W3211588339
  • https://openalex.org/W4200048942
  • https://openalex.org/W4200207336
  • https://openalex.org/W4221021823
  • https://openalex.org/W4224937204
  • https://openalex.org/W4294917623
  • https://openalex.org/W4306674005
  • https://openalex.org/W4310570860
  • https://openalex.org/W4313256146