DOI: https://doi.org/10.1038/s42003-026-09724-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41721027
تاريخ النشر: 2026-02-20
المؤلف: Fakhar H. Waqas وآخرون
الموضوع الرئيسي: الهيكل النووي والوظيفة
نظرة عامة
تبحث الدراسة في دور عامل النسخ النووي المرتبط بالعامل 2 (NRF2) في الدفاعات المضادة للفيروسات ضد فيروس SARS-CoV-2 شديد الضراوة وفيروسات كورونا الموسمية hCoV-229E. تقيم الدراسة فعالية المنشطات NRF2—4-أوكتيل إيتاكونيت (4OI)، باردوكسيلا (BARD)، وسولفورافان (SFN)—بالإضافة إلى مثبط إكسبورتين-1 (XPO1) سيلينكسور (SEL). تشير النتائج إلى أن حذف NRF2 يعزز العدوى الفيروسية، بينما تقيد المركبات بشكل فعال تكاثر الفيروس بطريقة تعتمد إلى حد كبير على NRF2. من الجدير بالذكر أن 4OI وSEL يظهران أعلى فعالية ضد SARS-CoV-2 عند إعطائهما قبل العدوى، مما يقلل بشكل كبير من دخول الخلايا لبروتين السنبلة الفيروسي.
كما تقلل المركبات من مستويات mRNA والبروتينات لـ ACE2 وTMPRSS2 وXPO1، حيث يقلل 4OI بشكل ملحوظ من عمر النصف لـ ACE2 من خلال مسار ليسوزومي يتضمن ليغازات يوبكويتين E3 NEDD4L وMDM2. بالإضافة إلى ذلك، يقلل خفض XPO1 من تكاثر hCoV-229E، مما يكشف عن تسلسل هرمي لفعالية المركبات ضد هذا الفيروس بناءً على تعبير XPO1 (SEL > 4OI > SFN > BARD). تشير هذه النتائج إلى أن منشطات NRF2 يمكن أن تثبط فيروسات كورونا البشرية من خلال استهداف شبكة مستقلة عن NRF2 تشمل ACE2 وTMPRSS2 وXPO1.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث تأثير الفيروسات التاجية شديدة الضراوة، مثل SARS-CoV-1 وSARS-CoV-2 وMERS، والتي يمكن أن تؤدي إلى عدوى شديدة ومضاعفات، خاصة لدى الأفراد الذين يعانون من حالات صحية مسبقة. بينما تسبب الفيروسات التاجية منخفضة الضراوة عادةً أمراضًا خفيفة، إلا أنها يمكن أن تؤدي أيضًا إلى مرض شديد لدى المرضى الذين يعانون من ضعف المناعة. تشمل استراتيجيات العلاج الحالية لـ SARS-CoV-2 مضادات الفيروسات المباشرة مثل ريمديسيفير ونيرماتريلفير/ريتونافير، بالإضافة إلى العلاجات المساعدة مثل الكورتيكوستيرويدات ومثبطات IL-6 الموصى بها من قبل منظمة الصحة العالمية.
تسلط الورقة الضوء على إمكانيات مضادات الفيروسات الموجهة نحو المضيف، والتي تعزز استجابات الجسم المضادة للفيروسات أو تعطل وظائف خلايا المضيف الضرورية لتكاثر الفيروس. على وجه الخصوص، يُلاحظ أن مسار إشارة KEAP1/NRF2 يلعب دورًا في تنشيط الاستجابات الحامية للخلايا والمضادة للفيروسات. أظهرت الدراسات السابقة أن منشطات NRF2 تظهر تأثيرات مضادة للفيروسات ضد مجموعة متنوعة من الفيروسات، بما في ذلك SARS-CoV-2. ومع ذلك، وجد المؤلفون أن الآليات المضادة للفيروسات لبعض منشطات NRF2، مثل باردوكسيلا ميثيل (BARD) وسولفورافان (SFN) و4-أوكتيل إيتاكونيت (4OI)، قد لا تعتمد فقط على إشارة NRF2 ولكن أيضًا تشمل تثبيط عامل التصدير النووي إكسبورتين-1 (XPO1). تهدف الدراسة الحالية إلى تقييم مساهمات تنشيط NRF2 مقابل تثبيط XPO1 في مكافحة عدوى الفيروسات التاجية، مما يكشف أن 4OI ومثبط XPO1 سيلينكسور يقللان بشكل كبير من عدوى SARS-CoV-2، خاصة في مرحلة الدخول، بغض النظر عن إشارة NRF2.
طرق البحث
في هذه الدراسة، استخدم المؤلفون نظام RT-PCR من خطوة واحدة باستخدام بوليميراز DNA Taq من Platinum™ من Thermo Fisher Scientific لتحليل RNA الفيروس. كانت هذه الطريقة ضرورية في قياس نشاط رينيللا لوكفيراز، الذي كان مؤشرًا رئيسيًا لتقييم كل من العدوى وتكاثر الفيروس. سمح دمج هذه التقنيات بتقييم شامل لدورة حياة الفيروس وتفاعلاته داخل نظام المضيف.
مناقشة
في هذه الدراسة، بحث المؤلفون في تأثيرات الجزيئات الصغيرة التي تنشط مسار إشارة NRF2 على التعبير عن البروتينات الرئيسية المعنية في عدوى SARS-CoV-2 وhCoV-229E، تحديدًا ACE2 وTMPRSS2 وXPO1. وُجد أن المركبات 4OI وSEL وBARD وSFN تقلل بشكل كبير من مستويات mRNA والبروتينات لهذه المستقبلات، حيث أظهر 4OI التأثير الأكثر وضوحًا. من الجدير بالذكر أن تحلل ACE2 تم إظهاره عبر المسار الليزوزومي بدلاً من المسار البروتيازومي، مما يشير إلى دور ليغازات يوبكويتين E3 MDM2 وNEDD4L في هذه العملية. كما كشفت الدراسة أن 4OI وSEL تثبطان بشكل أساسي نسخ ACE2 وXPO1 بدلاً من التأثير على استقرار mRNA، كما يتضح من انخفاض فوسفاتيل STAT3 وعمر النصف المطول لـ mRNA XPO1 في وجود أكتينوميسين D.
علاوة على ذلك، وُجد أن النشاط المضاد للفيروسات لهذه المركبات ضد hCoV-229E يعتمد إلى حد كبير على إشارة NRF2، على الرغم من أن المركبات قللت من مستويات أنواع الأكسجين التفاعلية في الخلايا المصابة. استنتج المؤلفون أن XPO1 يلعب دورًا كبيرًا في عدوى كلا الفيروسين التاجيين، حيث تمارس 4OI وSEL تأثيراتهما المضادة للفيروسات من خلال آليات تشمل تقليل مستقبلات الفيروس الأساسية والتداخل مع عوامل خلايا المضيف الضرورية لتكاثر الفيروس. تؤكد النتائج على إمكانية استهداف XPO1 والمسارات ذات الصلة كاستراتيجية علاجية ضد الفيروسات التاجية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s42003-026-09724-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41721027
Publication Date: 2026-02-20
Author(s): Fakhar H. Waqas et al.
Primary Topic: Nuclear Structure and Function
Overview
The research investigates the role of nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (NRF2) in antiviral defenses against highly pathogenic SARS-CoV-2 and seasonal hCoV-229E coronaviruses. The study evaluates the efficacy of NRF2 activators—4-octyl itaconate (4OI), bardoxolone (BARD), and sulforaphane (SFN)—alongside the exportin-1 (XPO1) inhibitor selinexor (SEL). Findings indicate that NRF2 knock-out enhances viral infection, while the compounds effectively restrict viral replication in a largely NRF2-independent manner. Notably, 4OI and SEL exhibit the highest efficacy against SARS-CoV-2 when administered prior to infection, significantly reducing cell entry of viral spike protein pseudotypes.
The compounds also downregulate mRNA and protein levels of ACE2, TMPRSS2, and XPO1, with 4OI notably decreasing ACE2 half-life through a lysosomal pathway involving ubiquitin E3 ligases NEDD4L and MDM2. Additionally, XPO1 knockdown diminishes hCoV-229E replication, revealing a hierarchy of compound efficacy against this virus based on XPO1 expression (SEL > 4OI > SFN > BARD). These results suggest that NRF2 activators can inhibit human coronaviruses by targeting an NRF2-independent network that includes ACE2, TMPRSS2, and XPO1.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the impact of highly pathogenic coronaviruses, such as SARS-CoV-1, SARS-CoV-2, and MERS, which can lead to severe infections and complications, particularly in individuals with pre-existing health conditions. While low pathogenic coronaviruses typically cause mild illnesses, they can also result in severe disease in immunocompromised patients. Current treatment strategies for SARS-CoV-2 include direct-acting antivirals like remdesivir and nirmatrelvir/ritonavir, as well as adjunct therapies such as corticosteroids and IL-6 inhibitors recommended by the World Health Organization.
The paper highlights the potential of host-directed antivirals, which enhance the body’s antiviral responses or disrupt host cell functions essential for viral replication. Specifically, the KEAP1/NRF2 signaling pathway is noted for its role in activating cytoprotective and antiviral responses. Previous studies have shown that NRF2 activators exhibit antiviral effects against various viruses, including SARS-CoV-2. However, the authors found that the antiviral mechanisms of certain NRF2 activators, such as bardoxolone-methyl (BARD), sulforaphane (SFN), and 4-octyl itaconate (4OI), may not solely depend on NRF2 signaling but also involve inhibition of the nuclear export factor exportin-1 (XPO1). The current study aims to evaluate the contributions of NRF2 activation versus XPO1 inhibition in combating coronavirus infections, revealing that 4OI and the XPO1 inhibitor selinexor significantly reduce SARS-CoV-2 infectivity, particularly at the entry stage, independent of NRF2 signaling.
Methods
In this study, the authors employed a One-Step RT-PCR System utilizing Platinum™ Taq DNA Polymerase from Thermo Fisher Scientific to analyze viral RNA. This method was instrumental in quantifying Renilla luciferase activity, which served as a key indicator for assessing both infectivity and replication of the virus. The integration of these techniques allowed for a comprehensive evaluation of the viral life cycle and its interactions within the host system.
Discussion
In this study, the authors investigated the effects of small molecules that activate the NRF2 signaling pathway on the expression of key proteins involved in SARS-CoV-2 and hCoV-229E infectivity, specifically ACE2, TMPRSS2, and XPO1. The compounds 4OI, SEL, BARD, and SFN were found to significantly downregulate the mRNA and protein levels of these receptors, with 4OI demonstrating the most pronounced effect. Notably, the degradation of ACE2 was shown to occur via the lysosomal pathway rather than the proteasomal pathway, implicating E3 ubiquitin ligases MDM2 and NEDD4L in this process. The study also revealed that 4OI and SEL primarily inhibit transcription of ACE2 and XPO1 rather than affecting mRNA stability, as evidenced by diminished STAT3 phosphorylation and the prolonged half-life of XPO1 mRNA in the presence of actinomycin D.
Furthermore, the antiviral activity of these compounds against hCoV-229E was found to be largely independent of NRF2 signaling, although the compounds did reduce reactive oxygen species levels in infected cells. The authors concluded that XPO1 plays a significant role in the infectivity of both coronaviruses, with 4OI and SEL exerting their antiviral effects through mechanisms that include the downregulation of essential viral receptors and interference with host cell factors necessary for viral replication. The findings underscore the potential of targeting XPO1 and related pathways as a therapeutic strategy against coronaviruses.