Bioinformatisk analyse av apekopper-virus-vertscelle-interaksjoner

Bioinformatisk analyse av apekopper-virus-vertscelle-interaksjoner

Selv om infeksjon med apekoppevirus hovedsakelig er funnet i Vest- og Sentral-Afrika, er dette dobbelttrådete DNA-viruset rapportert i mange land utenfor Afrika fra og med mai 2022. I likhet med koppeviruset tilhører også apekoppeviruset ortopoksvirusfamilien og er mindre alvorlig. Verdens helseorganisasjon erklærte nylig det globale apekoppeutbruddet som en folkehelsenødsituasjon av internasjonal bekymring.

Lære: En bioinformatikk tilnærming for systematisk å analysere de molekylære mønstrene av apekopper-virus-vertscelle-interaksjoner. Bildekreditt: Spotted Yeti / Shutterstock

bakgrunn

Genetikk og genomikk eBok

Sammenstilling av de beste intervjuene, artikler og nyheter fra det siste året. Last ned en kopi i dag

Vanligvis varer symptomene på apekopper i omtrent 2-4 uker, med en lav dødelighet på 3,6 % i Vest-Afrika og 10,6 % i Kongo-bassenget. Inkubasjonstiden for dette viruset er mellom 5 og 21 dager, noe som ikke er smittsomt. Pasienter infisert med apekopper opplever hodepine, tretthet, feber, muskelømhet og lymfadenopati. Innen tre dager etter infeksjon oppstår hudutslett på ulike deler av kroppen som ansikt, hender, ben, munnslimhinne, bindehinne, kjønnsorganer og hornhinne.

To hovedveier for overføring av sykdom er dyr-til-menneske og menneske-til-menneske. Nyere studier relatert til apekopputbruddet har rapportert overføring av MSM (menn som har sex med menn).

Flertallet av tilgjengelige data basert på infeksjon med monkeypox sykdom er kasusrapporter. Det er svært få studier på interaksjonene mellom viruset og verten. Det er viktig å forstå de underliggende mekanismene forbundet med interaksjoner med apekopper med mennesker for å forårsake alvorlige infeksjoner. Denne informasjonen kan bidra til å utvikle effektive behandlinger for å kurere og forhindre apekopper.

En nylig publisert studie om bioRxiv * Preprint-serveren rapporterte interaksjonen mellom apekopper og menneskelige celler. Molekylærsekvenser ble screenet for å identifisere differensielt uttrykte gener (DEGs) og deres tilhørende signalering, ekspresjonsregulering og metabolske veier. Disse resultatene kan bidra til å bestemme et effektivt mål for fremtidig behandling av monkeypox sykdom.

Om å studere

For å evaluere effekten av apekopper-infeksjon på humane celler på transkripsjonsnivå, ble molekylære sekvenseringsdatasett, nemlig GSE36854 og GSE11234, hentet fra Gene Expression Omnibus (GEO) databasen. GSE36854-datasettet inneholdt åtte prøver av vacciniavirusstammen IHD-W, vacciniavirusstammen Brighton Red, monkeypox-virusstammen MSF infisert med Hela-celler, og én blankprøve.

GSE11234-datasettet var basert på GPL6763, som inkluderte mange typer poxvirus og humant genom-malinformasjon. De apekopper-infiserte Hela-celleprøvene ble analysert for å observere genomiske endringer. De molekylære sekvensene ble behandlet og visualisert for å identifisere signifikant unikt uttrykte gener

Studieresultater

Det ble funnet totalt 84 DEG andre enn histongener, som ble brukt til videre studier. Virale interaksjoner er sterkt avhengige av tidlige gener for å infisere vertsceller og sikre deres overlevelse, replikasjon og overføring. Disse genene er også assosiert med reguleringen av vertsimmunitet. Derfor ble genekspresjonsstatusen til monkeypox-virus analysert og 26 antatte tidlige gener som koder for ankyrin-repetisjonsproteinet ble oppdaget.

Ved sammenligning av sekvenseringsdata fra mange apekopper fra 2022-epidemien og D1L-genet dokumentert fra Storbritannia i 2018, ble flere stedsmutasjoner observert. Disse mutasjonene kan være ansvarlige for bedre tilpasning i den menneskelige verten og forbedret menneske-til-menneske overføring.

Endringene inne i kroppen forårsaket av ytre stimuli kan undersøkes ved å analysere signalveier. DEG-er fra apekopper-infiserte Hela-celler ble observert å være assosiert med KEGG-signalveier, slik som TNF-signalvei, IL-17-signalvei, NF-kappa B-signalvei, cytokin-cytokinreseptorinteraksjon, C-type lektinreseptorsignalvei, Kaposi-assosierte sarpes-celle-lignende infeksjoner, N7D-infeksjon, reseptorsignalvei, småcellet lungekreft og human T-celle leukemivirusinfeksjon. Dette funnet tyder på at monkeypox-infeksjon utløser immunresponser og forårsaker en inflammatorisk respons.

Genetisk sykdomsanalyse (GD) ble utført for å forutsi forholdet mellom Monkeypox DEGs og ulike sykdommer. Denne analysen avslørte assosiasjonen mellom apekopper-infeksjon med levercirrhose, reperfusjonsskade, brystneoplasmer, betennelse, hypertensiv sykdom, juvenil artritt og hjerneiskemi. Resultatene av denne studien stemte overens med tidligere rapporter som avslørte komplikasjoner og følgetilstander av apekopper. I tillegg observerte den nåværende studien også en assosiasjon mellom apekopperinfeksjon og manifestasjonen av schizofreni og psykologisk depresjon.

Rollen til prostaglandin-endoperoksidsyntase 2 (PTGS2), også kjent som cyklooksygenase 2 (COX-2), er ikke rapportert ved apekopper-infeksjon. Basert på tilgjengelig bevis relatert til andre sykdommer, ble imidlertid apekoppevirus antatt å regulere den patologiske prosessen ved å kontrollere PTGS2.

Navgenene som IFIT1, IFIT2, IER3, ZC3H12A, IL11, EREG, IER2, FST, NFKBIE og AREG fra apekoppinfiserte HELA-celler ble ekstrahert. Vanligvis er hub-gener assosiert med ulike biologiske prosesser. Forfatterne identifiserte de viktigste transkripsjonsfaktorene som regulerer hub-gener, dvs. h. IRF1, GLIS2, SIN3A, FOXJ2, Smad5, ZFX og ATF1, samt miRNA (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 -).

Konklusjoner

Den nåværende studien fant at monkeypox-virus hemmer to antivirale gener, nemlig IFIT1 og IFIT2. I tillegg viste bioinformatikkanalyse gjennom CellMiner-databasen at AP-26113 (brigatinib) og itrakonazol er lovende for behandling av monkeypox-infeksjoner.

*Viktig MERK

bioRxiv publiserer foreløpige vitenskapelige rapporter som ikke har blitt fagfellevurdert og som derfor ikke bør betraktes som avgjørende, veilede klinisk praksis/helseatferd eller behandles som etablert informasjon.

Referanse:

• 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

.