Beždžionių raupų viruso ir šeimininko ląstelių sąveikos bioinformatinė analizė

Beždžionių raupų viruso ir šeimininko ląstelių sąveikos bioinformatinė analizė

Nors beždžionių raupų viruso infekcija daugiausia aptikta Vakarų ir Centrinėje Afrikoje, nuo 2022 m. gegužės mėn. buvo pranešta apie šį dvigrandį DNR virusą daugelyje šalių už Afrikos ribų. Panašiai kaip ir raupų virusas, beždžionių raupų virusas taip pat priklauso ortopokso virusų šeimai ir yra ne toks rimtas. Pasaulio sveikatos organizacija neseniai paskelbė pasaulinį beždžionių raupų protrūkį tarptautinį susirūpinimą keliančia visuomenės sveikatos krize.

Sužinokite: Bioinformatikos metodas, skirtas sistemingai analizuoti beždžionių raupų viruso ir šeimininko ląstelių sąveikos molekulinius modelius. Vaizdo kreditas: Spotted Yeti / Shutterstock

fone

Genetika ir genomika e-knyga

Populiariausių praėjusių metų interviu, straipsnių ir naujienų rinkinys. Atsisiųskite kopiją šiandien

Paprastai beždžionių raupų ligos simptomai trunka apie 2–4 savaites, mažas mirtingumas – 3,6 % Vakarų Afrikoje ir 10,6 % Kongo baseine. Šio viruso inkubacinis laikotarpis yra nuo 5 iki 21 dienos, o tai nėra užkrečiama. Beždžionių raupais užsikrėtę pacientai jaučia galvos skausmą, nuovargį, karščiavimą, raumenų skausmą ir limfadenopatiją. Per tris dienas nuo užsikrėtimo atsiranda odos bėrimų įvairiose kūno vietose, tokiose kaip veidas, rankos, kojos, burnos gleivinė, junginė, lytiniai organai ir ragena.

Du pagrindiniai ligos perdavimo būdai yra gyvūnas žmogui ir žmogus žmogui. Naujausi tyrimai, susiję su beždžionių raupų protrūkiu, pranešė apie užsikrėtimą per MSM (vyrai, turintys lytinių santykių su vyrais).

Dauguma turimų duomenų apie beždžionių raupų infekciją yra atvejų ataskaitos. Yra labai mažai tyrimų apie viruso ir šeimininko sąveiką. Svarbu suprasti pagrindinius mechanizmus, susijusius su beždžionių raupų sąveika su žmonėmis, sukeliančius rimtas infekcijas. Ši informacija gali padėti sukurti veiksmingą gydymą beždžionių raupų infekcijoms gydyti ir užkirsti jai kelią.

Neseniai paskelbtas tyrimas apie bioRxiv * Išankstinio spausdinimo serveris pranešė apie beždžionių raupų ir žmogaus ląstelių sąveiką. Molekulinės sekos buvo tikrinamos, siekiant nustatyti skirtingai išreikštus genus (DEG) ir su jais susijusius signalizacijos, ekspresijos reguliavimo ir medžiagų apykaitos kelius. Šie rezultatai gali padėti nustatyti veiksmingą būsimo beždžionių raupų gydymo tikslą.

Apie studijas

Norint įvertinti beždžionių raupų infekcijos poveikį žmogaus ląstelėms transkripto lygiu, iš Gene Expression Omnibus (GEO) duomenų bazės buvo gauti molekulinės sekos duomenų rinkiniai, būtent GSE36854 ir GSE11234. GSE36854 duomenų rinkinyje buvo aštuoni vakcinijos viruso padermės IHD-W, vaccinia viruso padermės Brighton Red, beždžionių raupų viruso padermės MSF, užkrėstos Hela ląstelėmis, mėginiai ir vienas tuščias mėginys.

GSE11234 duomenų rinkinys buvo pagrįstas GPL6763, kuris apėmė daugelio tipų raupų virusus ir žmogaus genomo šablono informaciją. Beždžionėmis užkrėstų Hela ląstelių mėginiai buvo analizuojami siekiant stebėti genominius pokyčius. Molekulinės sekos buvo apdorotos ir vizualizuotos, kad būtų galima identifikuoti labai unikaliai išreikštus genus

Studijų rezultatai

Iš viso buvo rasti 84 DEG, išskyrus histono genus, kurie buvo naudojami tolesniems tyrimams. Virusų sąveika labai priklauso nuo ankstyvųjų genų, kad užkrėstų ląsteles-šeimininkes ir užtikrintų jų išlikimą, replikaciją ir perdavimą. Šie genai taip pat yra susiję su šeimininko imuniteto reguliavimu. Todėl buvo išanalizuota beždžionių raupų viruso genų ekspresijos būsena ir aptikti 26 numanomi ankstyvieji genai, koduojantys pasikartojantį ankirino baltymą.

Lyginant sekos duomenis iš daugelio beždžionių raupų mėginių iš 2022 m. epidemijos ir D1L geno, užfiksuoto JK 2018 m., buvo pastebėtos kelios vietos mutacijos. Šios mutacijos gali būti atsakingos už geresnį prisitaikymą prie žmogaus šeimininko ir geresnio perdavimo iš žmogaus į žmogų.

Išorinių dirgiklių sukeltus pokyčius kūno viduje galima ištirti analizuojant signalizacijos kelius. Pastebėta, kad DEG iš beždžionėmis užkrėstų Hela ląstelių yra susiję su KEGG signalizacijos keliais, tokiais kaip TNF signalizacijos kelias, IL-17 signalizacijos kelias, NF-kappa B signalizacijos kelias, citokinų ir citokinų receptorių sąveika, C tipo lektino receptorių signalizacijos kelias, Kapoši sarkomos receptorių signalo kelias, su Th1 susijusiu NOD tipo signalo kelias, Kapošio sarkoma virusas7 smulkialąstelinis plaučių vėžys ir žmogaus T ląstelių leukemijos viruso infekcija. Šis atradimas rodo, kad beždžionių raupų infekcija sukelia imuninį atsaką ir sukelia uždegiminį atsaką.

Genetinės ligos analizė (GD) buvo atlikta siekiant numatyti ryšį tarp beždžionių raupų DEG ir įvairių ligų. Ši analizė atskleidė beždžionių raupų infekcijos ryšį su kepenų ciroze, reperfuzijos pažeidimu, pieno liaukos navikais, uždegimu, hipertenzine liga, jaunatviniu artritu ir smegenų išemija. Šio tyrimo rezultatai atitiko ankstesnius pranešimus, atskleidžiančius beždžionių raupų komplikacijas ir pasekmes. Be to, dabartiniame tyrime taip pat buvo pastebėtas ryšys tarp beždžionių raupų infekcijos ir šizofrenijos bei psichologinės depresijos pasireiškimo.

Prostaglandinų endoperoksido sintazės 2 (PTGS2), taip pat žinomos kaip ciklooksigenazės 2 (COX-2), vaidmuo gydant beždžionių raupų infekciją nepranešta. Tačiau, remiantis turimais įrodymais, susijusiais su kitomis ligomis, buvo manoma, kad beždžionių raupų virusas reguliuoja patologinį procesą, kontroliuodamas PTGS2.

Hub genai, tokie kaip IFIT1, IFIT2, IER3, ZC3H12A, IL11, EREG, IER2, FST, NFKBIE ir AREG, buvo išgauti iš beždžionėmis užkrėstų HELA ląstelių. Paprastai hub genai yra susiję su įvairiais biologiniais procesais. Autoriai nustatė pagrindinius transkripcijos veiksnius, reguliuojančius hub genus, t.y. h. IRF1, GLIS2, SIN3A, FOXJ2, Smad5, ZFX ir ATF1, taip pat miRNR (pvz., hsa-mir-21-3p, hsa-mir-16-5p, hsa-mir -520c-3p, hsa-mir -1343-3p, hsa-mir -1343-3p, hsa-mir-5p- -203-3p).

Išvados

Dabartinis tyrimas parodė, kad beždžionių raupų virusas slopina du antivirusinius genus, būtent IFIT1 ir IFIT2. Be to, CellMiner duomenų bazėje atlikta bioinformatinė analizė parodė, kad AP-26113 (brigatinibas) ir itrakonazolas yra perspektyvūs beždžionių raupų infekcijų gydymui.

*Svarbi PASTABA

bioRxiv skelbia preliminarias mokslines ataskaitas, kurios nebuvo recenzuotos, todėl neturėtų būti laikomos įtikinamais, vadovaujasi klinikine praktika/sveikatos elgesiu arba laikomos nustatyta informacija.

Nuoroda:

• 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

.