Bioinformatická analýza interakcí viru opičích neštovic a hostitelské buňky

Bioinformatická analýza interakcí viru opičích neštovic a hostitelské buňky

Ačkoli infekce virem opičích neštovic byla zjištěna převážně v západní a střední Africe, tento dvouvláknový DNA virus byl od května 2022 hlášen v mnoha zemích mimo Afriku. Podobně jako virus neštovic patří také virus opičích neštovic do rodiny orthopoxvirů a je méně závažný. Světová zdravotnická organizace nedávno prohlásila globální vypuknutí opičích neštovic za stav ohrožení veřejného zdraví mezinárodního významu.

Učit se: Bioinformatický přístup k systematické analýze molekulárních vzorců interakcí viru opičích neštovic a hostitelské buňky. Obrazový kredit: Spotted Yeti / Shutterstock

pozadí

Elektronická kniha Genetika a genomika

Kompilace top rozhovorů, článků a novinek za poslední rok. Stáhněte si kopii ještě dnes

Příznaky onemocnění opičích neštovic obvykle trvají asi 2–4 týdny, s nízkou úmrtností 3,6 % v západní Africe a 10,6 % v povodí Konga. Inkubační doba tohoto viru je mezi 5 a 21 dny, což není nakažlivé. Pacienti infikovaní opičími neštovicemi pociťují bolesti hlavy, únavu, horečku, bolest svalů a lymfadenopatii. Do tří dnů po infekci se objeví kožní vyrážky na různých částech těla, jako je obličej, ruce, nohy, ústní sliznice, spojivka, genitálie a rohovka.

Dvě hlavní cesty přenosu onemocnění jsou přenos ze zvířete na člověka a z člověka na člověka. Nedávné studie související s propuknutím opičích neštovic uvádějí přenos MSM (muži, kteří mají sex s muži).

Většina dostupných údajů o infekci opičími neštovicemi jsou kazuistiky. Existuje jen velmi málo studií o interakcích mezi virem a hostitelem. Je důležité porozumět základním mechanismům spojeným s interakcemi opičích neštovic s lidmi, které způsobují závažné infekce. Tyto informace by mohly pomoci vyvinout účinnou léčbu k léčbě a prevenci infekcí opičích neštovic.

Nedávno zveřejněná studie o bioRxiv * Předtiskový server oznámil interakci mezi opičími neštovicemi a lidskými buňkami. Molekulární sekvence byly testovány, aby se identifikovaly odlišně exprimované geny (DEG) a jejich související signalizace, regulace exprese a metabolické dráhy. Tyto výsledky mohou pomoci určit účinný cíl pro budoucí léčbu onemocnění opičích neštovic.

O studiu

Pro vyhodnocení účinků infekce opičími neštovicemi na lidské buňky na úrovni transkriptu byly z databáze Gene Expression Omnibus (GEO) získány datové soubory molekulárního sekvenování, konkrétně GSE36854 a GSE11234. Soubor dat GSE36854 obsahoval osm vzorků viru vakcínie kmene IHD-W, viru vakcínie kmen Brighton Red, viru opičích neštovic kmene MSF infikovaného buňkami Hela a jeden slepý vzorek.

Soubor dat GSE11234 byl založen na GPL6763, který zahrnoval mnoho typů poxvirů a informace o templátu lidského genomu. Vzorky buněk Hela infikovaných opičími neštovicemi byly analyzovány za účelem pozorování genomových změn. Molekulární sekvence byly zpracovány a vizualizovány pro identifikaci významně jedinečně exprimovaných genů

Výsledky studie

Bylo nalezeno celkem 84 stupňů jiných než histonové geny, které byly použity pro další studie. Virové interakce silně spoléhají na rané geny, aby infikovaly hostitelské buňky a zajistily jejich přežití, replikaci a přenos. Tyto geny jsou také spojeny s regulací imunity hostitele. Proto byl analyzován stav genové exprese viru opičích neštovic a bylo objeveno 26 domnělých raných genů kódujících protein opakování ankyrinu.

Při porovnání sekvenačních dat z mnoha vzorků opičích neštovic z epidemie v roce 2022 a genu D1L zdokumentovaného ve Spojeném království v roce 2018 bylo pozorováno několik lokalitních mutací. Tyto mutace by mohly být zodpovědné za lepší adaptaci v lidském hostiteli a zlepšený přenos z člověka na člověka.

Změny uvnitř těla způsobené vnějšími podněty lze zkoumat analýzou signálních drah. Bylo pozorováno, že DEG z Hela buněk infikovaných opičími neštovicemi jsou spojeny se signálními cestami KEGG, jako je signální dráha TNF, signální dráha IL-17, signální dráha NF-kappa B, interakce cytokin-cytokinový receptor, signální dráha lektinového receptoru typu C, kaposiho sarkom asociovaná infekce s herpesvirem, odlišná signální dráha NO17 spojená s herpetickým virem buněčná rakovina plic a infekce virem lidské T-buněčné leukémie. Toto zjištění naznačuje, že infekce opičími neštovicemi spouští imunitní reakce a způsobuje zánětlivou reakci.

Byla provedena analýza genetického onemocnění (GD), aby se předpověděl vztah mezi DEG opičích neštovic a různými onemocněními. Tato analýza odhalila souvislost infekce opičími neštovicemi s cirhózou jater, reperfuzním poškozením, novotvary mléčné žlázy, zánětem, hypertenzní chorobou, juvenilní artritidou a ischemií mozku. Výsledky této studie byly v souladu s předchozími zprávami odhalujícími komplikace a následky opičích neštovic. Kromě toho současná studie také pozorovala souvislost mezi infekcí opičími neštovicemi a projevem schizofrenie a psychické deprese.

Úloha prostaglandin endoperoxid syntázy 2 (PTGS2), také známé jako cyklooxygenáza 2 (COX-2), nebyla u infekce opičími neštovicemi popsána. Na základě dostupných důkazů souvisejících s jinými nemocemi se však mělo za to, že virus opičích neštovic reguluje patologický proces kontrolou PTGS2.

Byly extrahovány hlavní geny, jako je IFIT1, IFIT2, IER3, ZC3H12A, IL11, EREG, IER2, FST, NFKBIE a AREG z buněk HELA infikovaných opičími neštovicemi. Typicky jsou hub geny spojeny s různými biologickými procesy. Autoři identifikovali hlavní transkripční faktory, které regulují geny hub, tj. IRF1, GLIS2, SIN3A, FOXJ2, Smad5, ZFX a ATF1, stejně jako miRNA (např. hsa-mir-21-3p, hsa-mir-16-5p, hsa-mir -520c-3p, hsa-mir -1343-mir-5p a hsa-35 -203-3p).

Závěry

Současná studie zjistila, že virus opičích neštovic inhibuje dva antivirové geny, konkrétně IFIT1 a IFIT2. Kromě toho bioinformatická analýza prostřednictvím databáze CellMiner ukázala, že AP-26113 (brigatinib) a itrakonazol jsou slibné pro léčbu infekcí opičích neštovic.

*Důležitá POZNÁMKA

bioRxiv publikuje předběžné vědecké zprávy, které nebyly recenzovány, a proto by neměly být považovány za průkazné, řídit klinickou praxi/zdravotní chování, ani by se s nimi nemělo zacházet jako s ověřenými informacemi.

Odkaz:

• 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

.