Bioinformatska analiza interakcija virusa majmunskih boginja i stanica domaćina

Bioinformatska analiza interakcija virusa majmunskih boginja i stanica domaćina

Iako je infekcija virusom majmunskih boginja uglavnom pronađena u zapadnoj i središnjoj Africi, ovaj virus dvolančane DNK prijavljen je u mnogim zemljama izvan Afrike od svibnja 2022. Slično virusu malih boginja, virus majmunskih boginja također pripada obitelji ortopoksvirusa i manje je opasan. Svjetska zdravstvena organizacija nedavno je globalnu epidemiju majmunskih boginja proglasila javnozdravstvenom krizom od međunarodne važnosti.

Naučiti: Bioinformatički pristup sustavnoj analizi molekularnih obrazaca interakcija virusa majmunskih boginja i stanica domaćina. Kredit za sliku: Spotted Yeti / Shutterstock

pozadina

E-knjiga o genetici i genomici

Kompilacija najboljih intervjua, članaka i vijesti iz prošle godine. Preuzmite kopiju danas

Tipično, simptomi bolesti majmunskih boginja traju oko 2-4 tjedna, s niskom stopom smrtnosti od 3,6% u zapadnoj Africi i 10,6% u bazenu Konga. Razdoblje inkubacije ovog virusa je između 5 i 21 dana, što nije zarazno. Pacijenti zaraženi majmunskim boginjama osjećaju glavobolje, umor, vrućicu, bolove u mišićima i limfadenopatiju. Unutar tri dana od infekcije pojavljuju se kožni osipi na različitim dijelovima tijela kao što su lice, ruke, noge, sluznica usne šupljine, spojnice, genitalije i rožnica.

Dva glavna puta prijenosa bolesti su prijenos sa životinje na čovjeka i s čovjeka na čovjeka. Nedavne studije povezane s izbijanjem majmunskih boginja prijavile su prijenos putem MSM-a (muškaraca koji imaju spolne odnose s muškarcima).

Većina dostupnih podataka temeljenih na infekciji bolešću majmunskih boginja su izvješća o slučajevima. Postoji vrlo malo studija o interakcijama između virusa i domaćina. Važno je razumjeti temeljne mehanizme povezane s interakcijama majmunskih boginja s ljudima da izazovu ozbiljne infekcije. Ove informacije mogle bi pomoći u razvoju učinkovitih tretmana za liječenje i prevenciju infekcija majmunskim boginjama.

Nedavno objavljena studija o bioRxiv * Poslužitelj za pretisak izvijestio je o interakciji između majmunskih boginja i ljudskih stanica. Molekularne sekvence su pregledane kako bi se identificirali različito izraženi geni (DEG) i njihova povezana signalizacija, regulacija ekspresije i metabolički putovi. Ovi rezultati mogu pomoći u određivanju učinkovitog cilja za buduće liječenje bolesti majmunskih boginja.

O studiranju

Za procjenu učinaka infekcije majmunskim boginjama na ljudske stanice na razini transkripta, skupovi podataka molekularnog sekvenciranja, naime GSE36854 i GSE11234, dobiveni su iz baze podataka Gene Expression Omnibus (GEO). Skup podataka GSE36854 sadržavao je osam uzoraka soja virusa vakcinije IHD-W, soja virusa vakcinije Brighton Red, soja virusa majmunskih boginja MSF zaraženih Hela stanicama i jedan slijepi uzorak.

Skup podataka GSE11234 temeljio se na GPL6763, koji je uključivao mnoge vrste virusa boginja i informacije o predlošku ljudskog genoma. Analizirani su uzorci Hela stanica zaraženih majmunskim boginjama kako bi se uočile genomske promjene. Molekularne sekvence su obrađene i vizualizirane kako bi se identificirali značajno jedinstveno izraženi geni

Rezultati studije

Pronađena su ukupno 84 DEG osim histonskih gena, koji su korišteni za daljnja istraživanja. Virusne interakcije uvelike se oslanjaju na rane gene da zaraze stanice domaćina i osiguraju njihov opstanak, replikaciju i prijenos. Ti su geni također povezani s regulacijom imuniteta domaćina. Stoga je analiziran status ekspresije gena virusa majmunskih boginja i otkriveno je 26 navodnih ranih gena koji kodiraju protein ponavljanja ankirina.

Uspoređujući podatke o sekvenciranju mnogih uzoraka majmunskih boginja iz epidemije 2022. i gena D1L dokumentiranog iz Ujedinjenog Kraljevstva 2018., uočeno je nekoliko mutacija mjesta. Te bi mutacije mogle biti odgovorne za bolju prilagodbu u ljudskom domaćinu i poboljšani prijenos s čovjeka na čovjeka.

Promjene unutar tijela izazvane vanjskim podražajima mogu se ispitati analizom signalnih putova. Uočeno je da su DEG iz Hela stanica zaraženih majmunskim boginjama povezani s KEGG signalnim putovima, kao što su TNF signalni put, IL-17 signalni put, NF-kappa B signalni put, interakcija citokin-citokin receptor, signalni put C-tipa lektinskog receptora, infekcija herpesvirusom povezana s Kaposijevim sarkomom, diferencijacija stanica Th17, receptor sličan NOD-u signalni put, rak malih stanica pluća i infekcija virusom humane T-stanice leukemije. Ovo otkriće sugerira da infekcija majmunskim boginjama pokreće imunološki odgovor i uzrokuje upalni odgovor.

Analiza genetske bolesti (GD) provedena je kako bi se predvidio odnos između DEG majmunskih boginja i raznih bolesti. Ova je analiza otkrila povezanost infekcije majmunskim boginjama s cirozom jetre, reperfuzijskom ozljedom, neoplazmama dojke, upalom, hipertenzivnom bolešću, juvenilnim artritisom i ishemijom mozga. Rezultati ove studije bili su u skladu s prethodnim izvješćima koja su otkrivala komplikacije i posljedice majmunskih boginja. Osim toga, trenutna studija također je uočila povezanost između infekcije majmunskim boginjama i manifestacije shizofrenije i psihološke depresije.

Uloga prostaglandin endoperoksid sintaze 2 (PTGS2), također poznate kao ciklooksigenaza 2 (COX-2), nije prijavljena u infekciji majmunskim boginjama. Međutim, na temelju dostupnih dokaza povezanih s drugim bolestima, smatralo se da virus majmunskih boginja regulira patološki proces kontrolirajući PTGS2.

Izdvojeni su hub geni kao što su IFIT1, IFIT2, IER3, ZC3H12A, IL11, EREG, IER2, FST, NFKBIE i AREG iz HELA stanica zaraženih majmunskim boginjama. Tipično, hub geni su povezani s različitim biološkim procesima. Autori su identificirali glavne faktore transkripcije koji reguliraju hub gene, tj. h. IRF1, GLIS2, SIN3A, FOXJ2, Smad5, ZFX i ATF1, kao i miRNA (npr. hsa-mir-21-3p, hsa-mir-16-5p, hsa-mir -520c-3p, hsa-mir -1343-3p, hsa-mir-335-5p i hsa-mir -203-3p).

Zaključci

Trenutna studija otkrila je da virus majmunskih boginja inhibira dva antivirusna gena, naime IFIT1 i IFIT2. Osim toga, bioinformatička analiza putem baze podataka CellMiner pokazala je da su AP-26113 (brigatinib) i itrakonazol obećavajući za liječenje infekcija majmunskim boginjama.

*Važna NAPOMENA

bioRxiv objavljuje preliminarna znanstvena izvješća koja nisu recenzirana i stoga se ne bi trebala smatrati uvjerljivima, usmjeravati kliničku praksu/zdravstveno ponašanje ili ih tretirati kao utvrđenu informaciju.

Referenca:

• 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

.