Lipid droplets in hepatitis C virus-infected hepatocytes – exploring the role of TANK-binding kinase 1 and autophagy

Abstract

Hepatisk steatose defineres som opphoping av lipider i lipiddråper i hepatocytter, og er en betydelig årsak til levercirrhose og alvorlig leversykdom. Hepatitt C-virus (HCV) forårsaker steatose, men mekanismene som regulerer prosessen er ikke godt nok forstått. TANK-binding kinase 1 (TBK1) er en serin-/treoninkinase med en kritisk funksjon i inflammasjon og autofagi. Hemmere av TBK1 har blitt vist å redusere steatose i mus fôret på fettrikt kosthold, og TBK1 har blitt foreslått å kontrollere inflammasjon koblet til cellulære metabolske signalveier. Det er imidlertid ukjent om TBK1 er involvert i hepatisk steatose indusert av HCV. Målet med denne mastergradavhandlingen var å etablere et cellulært modellsystem for å studere HCV-mediert akkumulering av lipiddråper, bestemme om TBK1 regulerer denne prosessen og sondere mekanismer involvert i prosessen. Resultatene indikerer at TBK1 fører til økt HCV-mediert akkumulering av lipiddråper, og hemmer HCV-mediert LC3II-lipidering. Resultatene indikerer også en unc-51 like-kinase 1 (ULK1)-avhengig regulering av lipiddråpeakkumulering i både uinfiserte og HCV-infiserte humane hepatocytter. Basert på disse kollektive dataene og den publiserte rollen til TBK1 i mus fôret på fettrikt kosthold, foreslår vi at TBK1 kontrollerer akkumulering av lipiddråper ved HCV-infeksjon, delvis ved å begrense degradering av lipiddråper via autofagi.

Hepatic steatosis is defined as excessive lipid accumulation in lipid droplets within in the hepatocyte cytoplasm and is a significant cause of cirrhosis and severe liver disease. Hepatitis C virus (HCV) induces steatosis, but the mechanisms regulating this process is not fully understood. Tank binding kinase 1 (TBK1) is a serine/threonine kinase with a critical function in inflammation and autophagy. Inhibitors of TBK1 has been shown to decrease steatosis in mice fed a high-fat-diet and TBK1 has been proposed to control inflammation coupled to cellular metabolic pathways. However, it is unknown if TBK1 is implicated in steatosis induction by HCV. The aim of this MSc thesis was to establish a cellular model system to study HCV-stimulated lipid droplet accumulation, determine if TBK1 regulates this process and probe mechanisms involved in the process. The results indicate that TBK1 increase HCV-mediated lipid droplet accumulation and inhibit HCV-mediated LC3II-formation. The results also indicate an unc-51 like-kinase 1 (ULK1)-dependent regulation of lipid droplet accumulation in both uninfected and HCV-infected human hepatocytes. ULK1 is an autophagy initiator. Based on these collective data and the published role of TBK1 in high-fat diet-induced liver steatosis, we propose that TBK1 controls lipid droplet accumulation upon HCV-infection, in part by restricting degradation of lipid droplets via the autophagy pathway.