Analiza bioinformatyczna interakcji wirus ospy małpiej-komórka gospodarza

Analiza bioinformatyczna interakcji wirus ospy małpiej-komórka gospodarza

Chociaż zakażenie wirusem ospy małpiej stwierdzono głównie w Afryce Zachodniej i Środkowej, od maja 2022 r. występowanie tego dwuniciowego wirusa DNA odnotowano w wielu krajach poza Afryką. Podobnie jak wirus ospy prawdziwej, wirus ospy małpiej również należy do rodziny ortopokswirusów i jest mniej groźny. Światowa Organizacja Zdrowia ogłosiła niedawno, że światowa epidemia ospy małpiej stanowi zagrożenie dla zdrowia publicznego o zasięgu międzynarodowym.

Uczyć się: Podejście bioinformatyczne do systematycznej analizy wzorców molekularnych interakcji wirusa ospy małpiej z komórką gospodarza. Źródło zdjęcia: Spotted Yeti / Shutterstock

tło

E-book Genetyka i genomika

Zestawienie najważniejszych wywiadów, artykułów i aktualności z ostatniego roku. Pobierz kopię już dziś

Zazwyczaj objawy ospy małpiej trwają około 2–4 tygodni, a śmiertelność jest niska i wynosi 3,6% w Afryce Zachodniej i 10,6% w Basenie Konga. Okres inkubacji tego wirusa wynosi od 5 do 21 dni i nie jest zaraźliwy. Pacjenci zakażeni ospą małpią odczuwają bóle głowy, zmęczenie, gorączkę, bolesność mięśni i powiększenie węzłów chłonnych. W ciągu trzech dni od zakażenia wysypki skórne pojawiają się na różnych częściach ciała, takich jak twarz, dłonie, nogi, błona śluzowa jamy ustnej, spojówki, narządy płciowe i rogówka.

Dwie główne drogi przenoszenia chorób to przenoszenie ze zwierzęcia na człowieka i z człowieka na człowieka. Niedawne badania związane z epidemią ospy małpiej wykazały przenoszenie wirusa przez MSM (mężczyzn uprawiających seks z mężczyznami).

Większość dostępnych danych dotyczących zakażenia ospą małpią to opisy przypadków. Istnieje bardzo niewiele badań dotyczących interakcji między wirusem a żywicielem. Ważne jest zrozumienie podstawowych mechanizmów związanych z interakcjami ospy małpiej z ludźmi powodującymi poważne infekcje. Informacje te mogą pomóc w opracowaniu skutecznych metod leczenia i zapobiegania zakażeniom ospą małpią.

Niedawno opublikowane badanie na temat bioRxiv * Serwer wydruku wstępnego zgłosił interakcję między ospą małpią a komórkami ludzkimi. Przeszukano sekwencje molekularne, aby zidentyfikować geny o zróżnicowanej ekspresji (DEG) i powiązane z nimi przekazywanie sygnałów, regulację ekspresji i szlaki metaboliczne. Wyniki te mogą pomóc w określeniu skutecznego celu przyszłego leczenia ospy małpiej.

O studiowaniu

Aby ocenić wpływ zakażenia ospą małpią na komórki ludzkie na poziomie transkryptu, z bazy danych Gene Expression Omnibus (GEO) uzyskano zbiory danych dotyczących sekwencjonowania molekularnego, mianowicie GSE36854 i GSE11234. Zestaw danych GSE36854 zawierał osiem próbek szczepu wirusa krowianki IHD-W, szczepu wirusa krowianki Brighton Red, szczepu wirusa ospy małpiej MSF zakażonego komórkami Hela i jedną próbkę ślepą.

Zbiór danych GSE11234 oparto na GPL6763, który zawierał informacje o wielu typach wirusów ospy i szablonach ludzkiego genomu. Próbki komórek Hela zakażonych ospą małpią analizowano w celu obserwacji zmian genomicznych. Sekwencje molekularne poddano obróbce i wizualizacji w celu zidentyfikowania genów o znacząco unikalnej ekspresji

Wyniki badań

Znaleziono łącznie 84 DEG inne niż geny histonowe, które wykorzystano do dalszych badań. Interakcje wirusowe w dużym stopniu opierają się na wczesnych genach, które infekują komórki gospodarza i zapewniają ich przetrwanie, replikację i przenoszenie. Geny te są również powiązane z regulacją odporności gospodarza. Dlatego też przeanalizowano status ekspresji genów wirusa ospy małpiej i odkryto 26 przypuszczalnych wczesnych genów kodujących białko powtórzeń ankyryny.

Porównując dane sekwencjonowania wielu próbek ospy małpiej z epidemii w 2022 r. i genu D1L udokumentowanego w Wielkiej Brytanii w 2018 r., zaobserwowano kilka mutacji miejscowych. Mutacje te mogą być odpowiedzialne za lepszą adaptację ludzkiego żywiciela i lepsze przenoszenie wirusa z człowieka na człowieka.

Zmiany wewnątrz organizmu wywołane bodźcami zewnętrznymi można zbadać analizując ścieżki sygnalizacyjne. Zaobserwowano, że DEG z komórek Hela zakażonych małpią ospą są powiązane ze szlakami sygnałowymi KEGG, takimi jak szlak sygnalizacyjny TNF, szlak sygnalizacyjny IL-17, szlak sygnalizacyjny NF-kappa B, interakcja cytokin-receptor cytokin, szlak sygnalizacyjny receptora lektynowego typu C, zakażenie herpeswirusem związanym z mięsakiem Kaposiego, różnicowanie komórek Th17, szlak sygnałowy receptora NOD-podobnego, drobnokomórkowy rak płuc i człowiek Zakażenie wirusem białaczki z komórek T. Odkrycie to sugeruje, że zakażenie ospą małpią wyzwala odpowiedź immunologiczną i powoduje reakcję zapalną.

Przeprowadzono analizę chorób genetycznych (GD), aby przewidzieć związek między DEG ospy małpiej a różnymi chorobami. Analiza ta ujawniła związek zakażenia ospą małpią z marskością wątroby, uszkodzeniem reperfuzyjnym, nowotworami sutka, zapaleniem, chorobą nadciśnieniową, młodzieńczym zapaleniem stawów i niedokrwieniem mózgu. Wyniki tego badania były zgodne z wcześniejszymi raportami ujawniającymi powikłania i następstwa ospy małpiej. Ponadto w bieżącym badaniu zaobserwowano również związek między zakażeniem ospą małpią a objawami schizofrenii i depresji psychicznej.

Nie opisano roli syntazy endonadtlenku prostaglandyny 2 (PTGS2), znanej również jako cyklooksygenaza 2 (COX-2), w zakażeniu ospą małpią. Jednakże w oparciu o dostępne dowody dotyczące innych chorób uważano, że wirus ospy małpiej reguluje proces patologiczny poprzez kontrolowanie PTGS2.

Ekstrahowano geny centralne, takie jak IFIT1, IFIT2, IER3, ZC3H12A, IL11, EREG, IER2, FST, NFKBIE i AREG z komórek HELA zakażonych małpią ospą. Zazwyczaj geny piasty są powiązane z różnymi procesami biologicznymi. Autorzy zidentyfikowali główne czynniki transkrypcyjne regulujące geny piastowe, tj. h. IRF1, GLIS2, SIN3A, FOXJ2, Smad5, ZFX i ATF1, a także miRNA (np. 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).

Wnioski

Obecne badanie wykazało, że wirus ospy małpiej hamuje dwa geny przeciwwirusowe, mianowicie IFIT1 i IFIT2. Ponadto analiza bioinformatyczna za pośrednictwem bazy danych CellMiner wykazała, że ​​AP-26113 (brygatynib) i itrakonazol są obiecujące w leczeniu infekcji ospą małpią.

*Ważna UWAGA

bioRxiv publikuje wstępne raporty naukowe, które nie zostały poddane recenzji naukowej i dlatego nie należy ich uważać za rozstrzygające, stanowiące wytyczne dla praktyki klinicznej/zachowań zdrowotnych ani traktowane jako ustalone informacje.

Odniesienie:

• 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

.