Pērtiķu baku vīrusa un saimniekšūnu mijiedarbības bioinformātiskā analīze

Pērtiķu baku vīrusa un saimniekšūnu mijiedarbības bioinformātiskā analīze

Lai gan pērtiķu baku vīrusa infekcija pārsvarā ir konstatēta Rietumāfrikā un Centrālāfrikā, kopš 2022. gada maija par šo divpavedienu DNS vīrusu ziņots daudzās valstīs ārpus Āfrikas. Līdzīgi kā baku vīruss, arī pērtiķu baku vīruss pieder pie ortopoksavīrusu ģimenes un ir mazāk nopietns. Pasaules Veselības organizācija nesen pasludināja globālo mērkaķbaku uzliesmojumu par starptautisku sabiedrības veselības ārkārtas situāciju.

Uzziniet: Bioinformātikas pieeja, lai sistemātiski analizētu pērtiķu baku vīrusa un saimniekšūnu mijiedarbības molekulāros modeļus. Attēla kredīts: Spotted Yeti / Shutterstock

fons

Ģenētika un genomika e-grāmata

Pagājušā gada populārāko interviju, rakstu un ziņu apkopojums. Lejupielādējiet kopiju šodien

Parasti pērtiķu baku slimības simptomi ilgst aptuveni 2–4 nedēļas, un zems mirstības līmenis ir 3,6% Rietumāfrikā un 10,6% Kongo baseinā. Šī vīrusa inkubācijas periods ir no 5 līdz 21 dienai, kas nav lipīgs. Pacientiem, kas inficēti ar mērkaķbakām, ir galvassāpes, nogurums, drudzis, muskuļu sāpes un limfadenopātija. Trīs dienu laikā pēc inficēšanās ādas izsitumi parādās uz dažādām ķermeņa daļām, piemēram, uz sejas, rokām, kājām, mutes gļotādām, konjunktīvas, dzimumorgāniem un radzenes.

Divi galvenie slimības pārnešanas ceļi ir pārnešana no dzīvnieka uz cilvēku un no cilvēka uz cilvēku. Nesenie pētījumi, kas saistīti ar pērtiķu baku uzliesmojumu, ir ziņojuši par inficēšanos ar MSM (vīriešiem, kuriem ir sekss ar vīriešiem).

Lielākā daļa pieejamo datu par pērtiķu baku infekciju ir gadījumu ziņojumi. Ir ļoti maz pētījumu par mijiedarbību starp vīrusu un saimniekorganismu. Ir svarīgi saprast pamatā esošos mehānismus, kas saistīti ar pērtiķu baku mijiedarbību ar cilvēkiem, lai izraisītu nopietnas infekcijas. Šī informācija varētu palīdzēt izstrādāt efektīvas ārstēšanas metodes pērtiķu baku infekciju ārstēšanai un profilaksei.

Nesen publicēts pētījums par bioRxiv * Priekšdrukas serveris ziņoja par pērtiķu baku un cilvēka šūnu mijiedarbību. Molekulārās sekvences tika pārbaudītas, lai identificētu atšķirīgi ekspresētus gēnus (DEG) un ar tiem saistītos signālus, ekspresijas regulēšanu un vielmaiņas ceļus. Šie rezultāti var palīdzēt noteikt efektīvu mērķi turpmākai pērtiķu baku slimības ārstēšanai.

Par mācībām

Lai novērtētu pērtiķu baku infekcijas ietekmi uz cilvēka šūnām transkripta līmenī, no Gene Expression Omnibus (GEO) datu bāzes tika iegūtas molekulārās sekvences datu kopas, proti, GSE36854 un GSE11234. GSE36854 datu kopā bija astoņi Vaccinia vīrusa celma IHD-W, Vaccinia vīrusa celma Brighton Red, pērtiķu baku vīrusa celma MSF, kas inficēti ar Hela šūnām, un viens tukšā parauga paraugi.

GSE11234 datu kopas pamatā bija GPL6763, kas ietvēra daudzu veidu baku vīrusu un cilvēka genoma veidnes informāciju. Ar pērtiķu bakām inficētie Hela šūnu paraugi tika analizēti, lai novērotu genoma izmaiņas. Molekulārās sekvences tika apstrādātas un vizualizētas, lai identificētu ievērojami unikāli izteiktus gēnus

Studiju rezultāti

Pavisam tika atrasti 84 DEG, kas nav histona gēni, kuri tika izmantoti turpmākiem pētījumiem. Vīrusu mijiedarbība lielā mērā ir atkarīga no agrīniem gēniem, lai inficētu saimniekšūnas un nodrošinātu to izdzīvošanu, replikāciju un pārnešanu. Šie gēni ir saistīti arī ar saimnieka imunitātes regulēšanu. Tāpēc tika analizēts pērtiķu baku vīrusa gēnu ekspresijas statuss un atklāti 26 iespējamie agrīnie gēni, kas kodē ankirīna atkārtoto proteīnu.

Salīdzinot sekvencēšanas datus no daudziem pērtiķu baku paraugiem no 2022. gada epidēmijas un D1L gēnu, kas dokumentēts no Apvienotās Karalistes 2018. gadā, tika novērotas vairākas vietņu mutācijas. Šīs mutācijas varētu būt atbildīgas par labāku adaptāciju cilvēka saimniekorganismā un uzlabotu pārnešanu no cilvēka uz cilvēku.

Ārējo stimulu izraisītās izmaiņas ķermeņa iekšienē var pārbaudīt, analizējot signalizācijas ceļus. Tika novērots, ka DEG no pērtiķbakām inficētām Hela šūnām ir saistīti ar KEGG signalizācijas ceļiem, piemēram, TNF signalizācijas ceļu, IL-17 signālu ceļu, NF-kappa B signālu ceļu, citokīnu un citokīnu receptoru mijiedarbību, C tipa lektīna receptoru signalizācijas ceļu, Kapoši sarkomas receptoru signālu ceļu, Kapoši sarkomas receptoru, ar Tho1 saistītu NOD signālu atšķirīgu vīrusu7 vīrusu. sīkšūnu plaušu vēzis un cilvēka T-šūnu leikēmijas vīrusa infekcija. Šis atklājums liecina, ka pērtiķu baku infekcija izraisa imūnās atbildes reakcijas un izraisa iekaisuma reakciju.

Tika veikta ģenētisko slimību analīze (GD), lai prognozētu saistību starp pērtiķu baku DEG un dažādām slimībām. Šī analīze atklāja pērtiķu baku infekcijas saistību ar aknu cirozi, reperfūzijas bojājumiem, piena dziedzeru audzējiem, iekaisumu, hipertensīvu slimību, juvenīlo artrītu un smadzeņu išēmiju. Šī pētījuma rezultāti saskanēja ar iepriekšējiem ziņojumiem, kas atklāja pērtiķu baku komplikācijas un sekas. Turklāt pašreizējā pētījumā tika novērota arī saistība starp pērtiķu baku infekciju un šizofrēnijas un psiholoģiskās depresijas izpausmēm.

Nav ziņots par prostaglandīna endoperoksīda sintāzes 2 (PTGS2), kas pazīstama arī kā ciklooksigenāze 2 (COX-2), loma pērtiķu baku infekcijā. Tomēr, pamatojoties uz pieejamajiem pierādījumiem, kas saistīti ar citām slimībām, tika uzskatīts, ka pērtiķu baku vīruss regulē patoloģisko procesu, kontrolējot PTGS2.

No pērtiķu bakām inficētām HELA šūnām tika ekstrahēti tādi centrmezgla gēni kā IFIT1, IFIT2, IER3, ZC3H12A, IL11, EREG, IER2, FST, NFKBIE un AREG. Parasti centrmezglu gēni ir saistīti ar dažādiem bioloģiskiem procesiem. Autori identificēja galvenos transkripcijas faktorus, kas regulē centrmezglu gēnus, t.i., h. IRF1, GLIS2, SIN3A, FOXJ2, Smad5, ZFX un ATF1, kā arī miRNS (piemēram, hsa-mir-21-3p, hsa-mir-16-5p, hsa-mir -520c-3p, hsa-mir -1343-3p, hsa-mir -1343-3p un 3 hsa-mir-5p -203-3p).

Secinājumi

Pašreizējais pētījums atklāja, ka pērtiķu baku vīruss inhibē divus pretvīrusu gēnus, proti, IFIT1 un IFIT2. Turklāt bioinformātikas analīze, izmantojot CellMiner datubāzi, parādīja, ka AP-26113 (brigatinibs) un itrakonazols ir daudzsološi pērtiķu baku infekciju ārstēšanā.

*Svarīga PIEZĪME

bioRxiv publicē provizoriskus zinātniskus ziņojumus, kas nav salīdzinoši pārskatīti, un tāpēc tos nevajadzētu uzskatīt par pārliecinošiem, vadīt klīnisko praksi/veselības uzvedību vai uzskatīt, ka tie ir vispāratzīta informācija.

Atsauce:

• 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

.