Apinarokkoviruksen ja isäntäsolujen vuorovaikutusten bioinformaattinen analyysi

Apinarokkoviruksen ja isäntäsolujen vuorovaikutusten bioinformaattinen analyysi

Vaikka apinarokkovirusinfektio on todettu pääosin Länsi- ja Keski-Afrikassa, tätä kaksijuosteista DNA-virusta on raportoitu monissa Afrikan ulkopuolisissa maissa toukokuusta 2022 alkaen. Samoin kuin isorokkovirus, myös apinarokkovirus kuuluu ortopoksivirusperheeseen ja on vähemmän vakava. Maailman terveysjärjestö Maailman terveysjärjestö julisti äskettäin maailmanlaajuisen apinarokkoepidemian kansainvälisen huolenpidon aiheuttamaksi kansanterveyden hätätilanteeksi.

Oppia: Bioinformatiikka lähestymistapa apinapoxviruksen ja isäntäsolujen vuorovaikutusten systemaattiseen analysointiin. Kuvan luotto: Spotted Yeti / Shutterstock

tausta

Genetiikka ja genomiikka e-kirja

Kokoelma viime vuoden huippuhaastatteluista, artikkeleista ja uutisista. Lataa kopio jo tänään

Tyypillisesti apinarokkotaudin oireet kestävät noin 2-4 viikkoa, ja matala kuolleisuusaste on 3,6 % Länsi-Afrikassa ja 10,6 % Kongon altaassa. Tämän viruksen itämisaika on 5–21 päivää, mikä ei ole tarttuvaa. Apinarokkotartunnan saaneet potilaat kokevat päänsärkyä, väsymystä, kuumetta, lihaskipua ja lymfadenopatiaa. Kolmen päivän kuluessa tartunnasta ihottumaa ilmaantuu eri kehon osiin, kuten kasvoihin, käsiin, jalkoihin, suun limakalvoille, sidekalvoon, sukuelimiin ja sarveiskalvoon.

Kaksi pääreittiä taudin leviämiseen ovat eläimestä ihmiseen ja ihmisestä ihmiseen. Viimeaikaiset apinarokkoepidemiaan liittyvät tutkimukset ovat raportoineet MSM:n (miesten kanssa seksiä harrastavien miesten) tartunnan.

Suurin osa saatavilla olevista tiedoista, jotka perustuvat apinarokkotautiin, on tapausraportteja. Viruksen ja isännän välisistä vuorovaikutuksista on hyvin vähän tutkimuksia. On tärkeää ymmärtää taustalla olevat mekanismit, jotka liittyvät apinarokko-vuorovaikutukseen ihmisten kanssa aiheuttaen vakavia infektioita. Nämä tiedot voivat auttaa kehittämään tehokkaita hoitoja apinarokkoinfektioiden parantamiseksi ja ehkäisemiseksi.

Äskettäin julkaistu tutkimus aiheesta bioRxiv * Preprint-palvelin raportoi apinarokon ja ihmissolujen välisestä vuorovaikutuksesta. Molekyylisekvenssejä seulottiin differentiaalisesti ekspressoituneiden geenien (DEG:iden) ja niihin liittyvien signalointi-, ilmentymissäätely- ja metabolisten reittien tunnistamiseksi. Nämä tulokset voivat auttaa määrittämään tehokkaan kohteen apinarokkotaudin tulevalle hoidolle.

Opiskelusta

Apinarokkoinfektion vaikutusten arvioimiseksi ihmissoluihin transkriptitasolla molekyylisekvensointitietojoukot, nimittäin GSE36854 ja GSE11234, hankittiin Gene Expression Omnibus (GEO) -tietokannasta. GSE36854-tietosarja sisälsi kahdeksan näytettä vaccinia-viruskannasta IHD-W, vaccinia-viruskannasta Brighton Red, apinapox-viruskannasta MSF, joka oli infektoitu Hela-soluilla, ja yhden nollanäytteen.

GSE11234-tietojoukko perustui GPL6763:een, joka sisälsi monenlaisia ​​poxvirus- ja ihmisen genomimallitietoja. Apinarokko-infektoituneet Hela-solunäytteet analysoitiin genomimuutosten havaitsemiseksi. Molekyylisekvenssit prosessoitiin ja visualisoitiin merkittävästi yksilöllisesti ilmentyneiden geenien tunnistamiseksi

Tutkimustulokset

Muita kuin histonigeenejä löydettiin yhteensä 84 DEG:tä, joita käytettiin jatkotutkimuksiin. Virusvuorovaikutukset riippuvat voimakkaasti varhaisista geeneistä infektoimaan isäntäsoluja ja varmistamaan niiden eloonjäämisen, replikaation ja siirtymisen. Nämä geenit liittyvät myös isännän immuniteetin säätelyyn. Siksi apinapoxviruksen geeniekspression tila analysoitiin ja löydettiin 26 oletettua varhaista geeniä, jotka koodaavat ankyriinin toistoproteiinia.

Verrattaessa monien vuoden 2022 epidemian apinarokkonäytteiden sekvensointitietoja ja Iso-Britanniasta vuonna 2018 dokumentoitua D1L-geeniä, havaittiin useita paikkamutaatioita. Nämä mutaatiot voivat olla vastuussa paremmasta sopeutumisesta ihmisisännässä ja paremmasta ihmisestä toiseen siirtymiseen.

Ulkoisten ärsykkeiden aiheuttamia muutoksia kehon sisällä voitaisiin tutkia analysoimalla signalointireittejä. Apinarokolla infektoituneiden Hela-solujen DEG:iden havaittiin liittyvän KEGG-signalointireitteihin, kuten TNF-signalointireitti, IL-17-signalointireitti, NF-kappa B -signalointireitti, sytokiini-sytokiinireseptorivuorovaikutus, C-tyypin lektiinireseptorin signaalireitti, Kaposin sarkoomareseptoriin liittyvä signaalireitti, erilainen herpesivirus7-infektio, Th1-soluihin liittyvä erilainen signaalireitti7. pienisoluinen keuhkosyöpä ja ihmisen T-soluleukemiavirusinfektio. Tämä havainto viittaa siihen, että apinarokko-infektio laukaisee immuunivasteita ja aiheuttaa tulehdusvasteen.

Geneettinen sairausanalyysi (GD) suoritettiin apinarokko DEG:iden ja eri sairauksien välisen suhteen ennustamiseksi. Tämä analyysi paljasti apinarokko-infektion yhteyden maksakirroosiin, reperfuusiovaurioon, rintarauhasen kasvaimiin, tulehdukseen, verenpainetautiin, nuorten niveltulehdukseen ja aivoiskemiaan. Tämän tutkimuksen tulokset olivat yhdenmukaisia ​​aiempien raporttien kanssa, jotka paljastivat apinarokon komplikaatioita ja seurauksia. Lisäksi nykyisessä tutkimuksessa havaittiin myös yhteys apinarokkoinfektion ja skitsofrenian ja psykologisen masennuksen välillä.

Prostaglandiinien endoperoksidisyntaasi 2:n (PTGS2), joka tunnetaan myös nimellä syklo-oksigenaasi 2 (COX-2), roolia ei ole raportoitu apinarokkoinfektiossa. Muihin sairauksiin liittyvien saatavilla olevien todisteiden perusteella apinapoxviruksen uskottiin kuitenkin säätelevän patologista prosessia säätelemällä PTGS2:ta.

Hub-geenit, kuten IFIT1, IFIT2, IER3, ZC3H12A, IL11, EREG, IER2, FST, NFKBIE ja AREG, uutettiin apinarokolla infektoiduista HELA-soluista. Tyypillisesti hub-geenit liittyvät erilaisiin biologisiin prosesseihin. Kirjoittajat tunnistivat tärkeimmät hub-geenejä säätelevät transkriptiotekijät, eli h. IRF1, GLIS2, SIN3A, FOXJ2, Smad5, ZFX ja ATF1 sekä miRNA:t (esim. hsa-mir-21-3p, hsa-mir-16-5p, hsa-mir -520c-3p, hsa-mir -1343-3p, hsa-mir -1343-3p ja hsa-mir-5p-3 -203-3p).

Johtopäätökset

Nykyisessä tutkimuksessa havaittiin, että apinapox-virus estää kahta antiviraalista geeniä, nimittäin IFIT1:n ja IFIT2:n. Lisäksi CellMiner-tietokannan kautta suoritettu bioinformatiikka-analyysi osoitti, että AP-26113 (brigatinibi) ja itrakonatsoli ovat lupaavia apinarokkoinfektioiden hoidossa.

*Tärkeä HUOMAUTUS

bioRxiv julkaisee alustavia tieteellisiä raportteja, joita ei ole vertaisarvioitu ja joita ei siksi pidä pitää vakuuttavana, ohjaavana kliinistä käytäntöä/terveyskäyttäytymistä tai käsitellä vakiintuneena tietona.

Viite:

• 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

.