Bioinformatisk analyse af abekopper-virus-værtscelle-interaktioner

Bioinformatisk analyse af abekopper-virus-værtscelle-interaktioner

Selvom infektion med abekoppevirus overvejende er fundet i Vest- og Centralafrika, er denne dobbeltstrengede DNA-virus blevet rapporteret i mange lande uden for Afrika fra maj 2022. I lighed med koppevirussen tilhører abekoppeviruset også ortopoksevirus-familien og er mindre alvorlig. Verdenssundhedsorganisationen erklærede for nylig det globale abekoppeudbrud for en folkesundhedsnødsituation af international bekymring.

Lære: En bioinformatisk tilgang til systematisk at analysere de molekylære mønstre af abekopper-virus-værtscelle-interaktioner. Billedkredit: Spotted Yeti / Shutterstock

baggrund

Genetik og genomik e-bog

Samling af de bedste interviews, artikler og nyheder fra det sidste år. Download en kopi i dag

Typisk varer symptomer på abekopper omkring 2-4 uger med en lav dødelighed på 3,6 % i Vestafrika og 10,6 % i Congo-bassinet. Inkubationsperioden for denne virus er mellem 5 og 21 dage, hvilket ikke er smitsomt. Patienter inficeret med abekopper oplever hovedpine, træthed, feber, muskelømhed og lymfadenopati. Inden for tre dage efter infektion opstår der hududslæt på forskellige dele af kroppen, såsom ansigt, hænder, ben, mundslimhinde, bindehinde, kønsorganer og hornhinde.

To hovedveje for sygdomsoverførsel er dyr-til-menneske og menneske-til-menneske. Nylige undersøgelser relateret til abekoppeudbruddet har rapporteret overførsel af MSM (mænd, der har sex med mænd).

Størstedelen af ​​tilgængelige data baseret på infektion med abekopper er case-rapporter. Der er meget få undersøgelser af interaktionerne mellem virussen og værten. Det er vigtigt at forstå de underliggende mekanismer forbundet med abekopper-interaktioner med mennesker for at forårsage alvorlige infektioner. Disse oplysninger kan hjælpe med at udvikle effektive behandlinger til at helbrede og forhindre abekopperinfektioner.

En nyligt offentliggjort undersøgelse om bioRxiv * Preprint-server rapporterede interaktionen mellem abekopper og menneskelige celler. Molekylærsekvenser blev screenet for at identificere differentielt udtrykte gener (DEG'er) og deres associerede signalering, ekspressionsregulering og metaboliske veje. Disse resultater kan hjælpe med at bestemme et effektivt mål for fremtidig behandling af abekopper.

Om at studere

For at evaluere virkningerne af abekoppeinfektion på humane celler på transkriptniveau blev molekylære sekventeringsdatasæt, nemlig GSE36854 og GSE11234, hentet fra Gene Expression Omnibus (GEO) databasen. GSE36854-datasættet indeholdt otte prøver af vacciniavirusstamme IHD-W, vacciniavirusstamme Brighton Red, abekoppevirusstamme MSF inficeret med Hela-celler og en blindprøve.

GSE11234-datasættet var baseret på GPL6763, som omfattede mange typer af poxvirus og humant genom skabeloninformation. De abekopper-inficerede Hela-celleprøver blev analyseret for at observere genomiske ændringer. De molekylære sekvenser blev behandlet og visualiseret for at identificere signifikant unikt udtrykte gener

Studieresultater

Der blev fundet i alt 84 DEG andre end histongener, som blev brugt til yderligere undersøgelser. Virale interaktioner er stærkt afhængige af tidlige gener for at inficere værtsceller og sikre deres overlevelse, replikation og transmission. Disse gener er også forbundet med reguleringen af ​​værtsimmunitet. Derfor blev genekspressionsstatus for abekoppevirus analyseret, og 26 formodede tidlige gener, der koder for ankyrin-gentagelsesproteinet, blev opdaget.

Ved sammenligning af sekventeringsdata fra mange abekopper-prøver fra 2022-epidemien og D1L-genet dokumenteret fra Storbritannien i 2018, blev der observeret adskillige site-mutationer. Disse mutationer kan være ansvarlige for bedre tilpasning i den menneskelige vært og forbedret menneske-til-menneske-transmission.

Forandringer inde i kroppen forårsaget af eksterne stimuli kunne undersøges ved at analysere signalveje. DEG'er fra abekopper-inficerede Hela-celler blev observeret at være associeret med KEGG-signalveje, såsom TNF-signalvej, IL-17-signalvej, NF-kappa B-signalvej, cytokin-cytokin-receptor-interaktion, C-type lektinreceptor-signalvej, Kaposi's associerede sarpes-celle-lignende infektion, N-1OD-infektion, receptorsignalvej, småcellet lungekræft og human T-celle leukæmivirusinfektion. Dette fund tyder på, at abekopper-infektion udløser immunreaktioner og forårsager en inflammatorisk reaktion.

Genetisk sygdomsanalyse (GD) blev udført for at forudsige forholdet mellem abekopper DEG'er og forskellige sygdomme. Denne analyse afslørede sammenhængen mellem abekopperinfektion med levercirrhose, reperfusionsskade, brystneoplasmer, inflammation, hypertensiv sygdom, juvenil arthritis og hjerneiskæmi. Resultaterne af denne undersøgelse var i overensstemmelse med tidligere rapporter, der afslørede komplikationer og følgevirkninger af abekopper. Derudover observerede den aktuelle undersøgelse også en sammenhæng mellem abekopperinfektion og manifestationen af ​​skizofreni og psykologisk depression.

Rollen af ​​prostaglandin endoperoxidsyntase 2 (PTGS2), også kendt som cyclooxygenase 2 (COX-2), er ikke blevet rapporteret ved abekoppeinfektion. Baseret på tilgængelig evidens relateret til andre sygdomme mente man dog, at abekoppevirus regulerede den patologiske proces ved at kontrollere PTGS2.

Hub-generne såsom IFIT1, IFIT2, IER3, ZC3H12A, IL11, EREG, IER2, FST, NFKBIE og AREG fra abekoppe-inficerede HELA-celler blev ekstraheret. Typisk er hub-gener forbundet med forskellige biologiske processer. Forfatterne identificerede de vigtigste transkriptionsfaktorer, der regulerer hub-gener, dvs. IRF1, GLIS2, SIN3A, FOXJ2, Smad5, ZFX og ATF1, samt miRNA'er (f.eks. hsa-mir-21-3p, hsa-mir-16-5p, hsa-mir -520c-3p, hsa-mir -1343-3p, hsa-mir-21-3p, hsa-mir-16-5p, hsa-mir -520c-3p, hsa-mir -1343-3p, hsa-5p-20-samir -335-p, hsa-5p-21-3p).

Konklusioner

Den nuværende undersøgelse viste, at abekoppevirus hæmmer to antivirale gener, nemlig IFIT1 og IFIT2. Derudover viste bioinformatikanalyse gennem CellMiner-databasen, at AP-26113 (brigatinib) og itraconazol er lovende til behandling af abekoppeinfektioner.

*Vigtig BEMÆRK

bioRxiv udgiver foreløbige videnskabelige rapporter, der ikke er blevet peer-reviewet og derfor ikke bør betragtes som afgørende, vejlede klinisk praksis/sundhedsadfærd eller behandles som etableret information.

Reference:

• 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

.