Биоинформационен анализ на взаимодействията между вируса на маймунската шарка и клетката гостоприемник

Биоинформационен анализ на взаимодействията между вируса на маймунската шарка и клетката гостоприемник

Въпреки че инфекцията с вируса на маймунската шарка е открита предимно в Западна и Централна Африка, този двойноверижен ДНК вирус е докладван в много страни извън Африка към май 2022 г. Подобно на вируса на едра шарка, вирусът на маймунската шарка също принадлежи към семейството на ортопоксвирусите и е по-малко опасен. Световната здравна организация наскоро обяви глобалната епидемия от маймунска шарка за извънредна ситуация за общественото здраве от международно значение.

Научете: Биоинформатичен подход за систематично анализиране на молекулярните модели на взаимодействията между вируса на маймунската шарка и клетката гостоприемник. Кредит на изображението: Spotted Yeti / Shutterstock

фон

Електронна книга по генетика и геномика

Компилация от най-добрите интервюта, статии и новини от последната година. Изтеглете копие днес

Обикновено симптомите на заболяването от маймунска шарка продължават около 2-4 седмици, с ниска смъртност от 3,6% в Западна Африка и 10,6% в басейна на Конго. Инкубационният период на този вирус е между 5 и 21 дни, който не е заразен. Пациентите, заразени с маймунска шарка, изпитват главоболие, умора, треска, мускулни болки и лимфаденопатия. В рамките на три дни след заразяването се появяват кожни обриви по различни части на тялото като лицето, ръцете, краката, устната лигавица, конюнктивата, гениталиите и роговицата.

Два основни пътя за предаване на болестта са предаване от животно на човек и от човек на човек. Скорошни проучвания, свързани с епидемията от маймунска шарка, съобщават за предаване от МСМ (мъже, които правят секс с мъже).

По-голямата част от наличните данни, базирани на инфекция с болестта на маймунската шарка, са доклади за случаи. Има много малко проучвания за взаимодействията между вируса и гостоприемника. Важно е да се разберат основните механизми, свързани с взаимодействията на маймунската шарка с хората, за да причинят сериозни инфекции. Тази информация може да помогне за разработването на ефективни лечения за лечение и предотвратяване на инфекции с маймунска шарка.

Наскоро публикувано проучване за bioRxiv * Сървърът за предпечат докладва взаимодействието между маймунската шарка и човешките клетки. Молекулярните последователности бяха скринирани за идентифициране на диференциално експресирани гени (DEGs) и свързаното с тях сигнализиране, регулиране на експресията и метаболитни пътища. Тези резултати могат да помогнат за определяне на ефективна цел за бъдещо лечение на болестта от маймунска шарка.

Относно ученето

За да се оценят ефектите от инфекцията с маймунска шарка върху човешки клетки на ниво транскрипт, набори от данни за молекулярно секвениране, а именно GSE36854 и GSE11234, бяха получени от базата данни Gene Expression Omnibus (GEO). Наборът от данни GSE36854 съдържаше осем проби от вирусен щам на ваксиния IHD-W, вирусен щам на ваксиния Brighton Red, вирусен щам на маймунска шарка MSF, инфектиран с Hela клетки, и една празна проба.

Наборът от данни GSE11234 се основава на GPL6763, който включва много типове поксвирус и информация за шаблон на човешки геном. Инфектираните с маймунска шарка проби от Hela клетки бяха анализирани, за да се наблюдават геномни промени. Молекулярните последователности бяха обработени и визуализирани, за да се идентифицират значително уникално експресирани гени

Резултати от изследването

Бяха открити общо 84 DEG, различни от хистонови гени, които бяха използвани за допълнителни изследвания. Вирусните взаимодействия разчитат в голяма степен на ранните гени, за да заразят клетките гостоприемници и да осигурят тяхното оцеляване, репликация и предаване. Тези гени също са свързани с регулирането на имунитета на гостоприемника. Следователно статусът на генна експресия на вируса на маймунската шарка беше анализиран и бяха открити 26 предполагаеми ранни гена, кодиращи протеина на анкириновото повторение.

При сравняване на данни за секвениране от много проби от маймунска шарка от епидемията от 2022 г. и гена D1L, документиран от Обединеното кралство през 2018 г., бяха наблюдавани няколко мутации на място. Тези мутации могат да бъдат отговорни за по-добрата адаптация в човешкия гостоприемник и подобреното предаване от човек на човек.

Промените в тялото, причинени от външни стимули, могат да бъдат изследвани чрез анализиране на сигнални пътища. Наблюдавано е, че DEG от инфектирани с маймунска шарка Hela клетки са свързани с KEGG сигнални пътища, като TNF сигнален път, IL-17 сигнален път, NF-kappa B сигнален път, взаимодействие цитокин-цитокинов рецептор, С-тип лектин рецепторен сигнален път, свързана със саркома на Капоши херпесвирусна инфекция, Th17 клетъчна диференциация, NOD-подобен рецептор сигнален път, дребноклетъчен рак на белия дроб и инфекция с човешки Т-клетъчен левкемичен вирус. Това откритие предполага, че инфекцията с маймунска шарка предизвиква имунни реакции и предизвиква възпалителен отговор.

Беше извършен анализ на генетично заболяване (GD) за предсказване на връзката между DEGs на маймунската шарка и различни заболявания. Този анализ разкрива връзката на инфекцията с маймунска шарка с чернодробна цироза, реперфузионно увреждане, неоплазми на млечната жлеза, възпаление, хипертонична болест, ювенилен артрит и мозъчна исхемия. Резултатите от това проучване са в съответствие с предишни доклади, разкриващи усложнения и последствия от маймунската шарка. В допълнение, настоящото проучване също така наблюдава връзка между инфекцията с маймунска шарка и проявата на шизофрения и психологическа депресия.

Ролята на простагландин ендопероксид синтаза 2 (PTGS2), известна също като циклооксигеназа 2 (COX-2), не е докладвана при инфекция с маймунска шарка. Въпреки това, въз основа на налични доказателства, свързани с други заболявания, се смята, че вирусът на маймунската шарка регулира патологичния процес чрез контролиране на PTGS2.

Централните гени като IFIT1, IFIT2, IER3, ZC3H12A, IL11, EREG, IER2, FST, NFKBIE и AREG от инфектирани с маймунска шарка HELA клетки бяха извлечени. Обикновено хъб гените са свързани с различни биологични процеси. Авторите идентифицират основните транскрипционни фактори, които регулират хъб гените, т.е. IRF1, GLIS2, SIN3A, FOXJ2, Smad5, ZFX и ATF1, както и miPHK (напр. hsa-mir-21-3p, hsa-mir-16-5p, hsa-mir -520c-3p, hsa-mir -1343-3p, hsa-mir-335-5p и hsa-mir -203-3p).

Изводи

Настоящото проучване установи, че вирусът на маймунската шарка инхибира два антивирусни гена, а именно IFIT1 и IFIT2. В допълнение, биоинформатичният анализ чрез базата данни CellMiner показа, че AP-26113 (бригатиниб) и итраконазол са обещаващи за лечение на инфекции с маймунска шарка.

*Важна ЗАБЕЛЕЖКА

bioRxiv публикува предварителни научни доклади, които не са били рецензирани и следователно не трябва да се считат за убедителни, да насочват клиничната практика/здравното поведение или да се третират като установена информация.

Справка:

• Tang, Z. et al. (2022) Ein bioinformatischer Ansatz zur systematischen Analyse der molekularen Muster von Interaktionen zwischen Affenpockenvirus und Wirtszelle. bioRxiv 2022.10.12.511850; doi: https://doi.org/10.1101/2022.10.12.511850, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.10.12.511850v1

.