Bioinformatická analýza interakcií vírus opičích kiahní s hostiteľskou bunkou

Bioinformatická analýza interakcií vírus opičích kiahní s hostiteľskou bunkou

Hoci infekcia vírusom opičích kiahní bola zistená prevažne v západnej a strednej Afrike, tento dvojvláknový DNA vírus bol od mája 2022 hlásený v mnohých krajinách mimo Afriky. Podobne ako vírus kiahní, aj vírus opičích kiahní patrí do rodiny ortopoxvírusov a je menej závažný. Svetová zdravotnícka organizácia nedávno vyhlásila globálnu epidémiu opičích kiahní za stav verejného zdravia medzinárodného významu.

Naučte sa: Bioinformatický prístup na systematickú analýzu molekulárnych vzorcov interakcií vírusu opičích kiahní a hostiteľskej bunky. Obrazový kredit: Spotted Yeti / Shutterstock

pozadia

Elektronická kniha Genetika a genomika

Kompilácia top rozhovorov, článkov a noviniek za posledný rok. Stiahnite si kópiu ešte dnes

Typicky príznaky ochorenia opičích kiahní trvajú približne 2-4 týždne, s nízkou mierou úmrtnosti 3,6 % v západnej Afrike a 10,6 % v povodí Konga. Inkubačná doba tohto vírusu je 5 až 21 dní, čo nie je nákazlivé. Pacienti infikovaní opičím kiahňam pociťujú bolesti hlavy, únavu, horúčku, bolesť svalov a lymfadenopatiu. Do troch dní po infekcii sa objavia kožné vyrážky na rôznych častiach tela, ako je tvár, ruky, nohy, ústna sliznica, spojovky, pohlavné orgány a rohovka.

Dve hlavné cesty prenosu chorôb sú prenos zo zvieraťa na človeka a z človeka na človeka. Nedávne štúdie súvisiace s vypuknutím opičích kiahní zaznamenali prenos prostredníctvom MSM (muži, ktorí majú sex s mužmi).

Väčšina dostupných údajov o infekcii ochorením opičích kiahní sú kazuistiky. Existuje len veľmi málo štúdií o interakciách medzi vírusom a hostiteľom. Je dôležité pochopiť základné mechanizmy spojené s interakciami opičích kiahní s ľuďmi, ktoré spôsobujú vážne infekcie. Tieto informácie by mohli pomôcť pri vývoji účinných spôsobov liečby a prevencie infekcií opičích kiahní.

Nedávno publikovaná štúdia o bioRxiv *Preprint server oznámil interakciu medzi opičím kiahňam a ľudskými bunkami. Molekulové sekvencie boli skrínované, aby sa identifikovali rozdielne exprimované gény (DEG) a ich pridružená signalizácia, regulácia expresie a metabolické dráhy. Tieto výsledky môžu pomôcť určiť účinný cieľ pre budúcu liečbu ochorenia opičích kiahní.

O štúdiu

Na vyhodnotenie účinkov infekcie opičím kiahňam na ľudské bunky na úrovni transkriptov sa z databázy Gene Expression Omnibus (GEO) získali súbory údajov o molekulovom sekvenovaní, konkrétne GSE36854 a GSE11234. Súbor údajov GSE36854 obsahoval osem vzoriek vírusu vakcínie kmeňa IHD-W, vírusu vakcínie kmeňa Brighton Red, vírusu opičích kiahní kmeňa MSF infikovaného bunkami Hela a jednu slepú vzorku.

Súbor údajov GSE11234 bol založený na GPL6763, ktorý obsahoval mnoho typov informácií o poxvírusoch a templátoch ľudského genómu. Vzorky buniek Hela infikovaných opičím kiahňam sa analyzovali, aby sa pozorovali genómové zmeny. Molekulové sekvencie boli spracované a vizualizované, aby sa identifikovali významne jedinečne exprimované gény

Výsledky štúdie

Celkovo sa našlo 84 stupňov iných ako histónové gény, ktoré sa použili na ďalšie štúdie. Vírusové interakcie sa vo veľkej miere spoliehajú na skoré gény, aby infikovali hostiteľské bunky a zabezpečili ich prežitie, replikáciu a prenos. Tieto gény sú tiež spojené s reguláciou imunity hostiteľa. Preto sa analyzoval stav génovej expresie vírusu opičích kiahní a objavilo sa 26 predpokladaných skorých génov kódujúcich proteín repetície ankyrínu.

Pri porovnaní sekvenčných údajov z mnohých vzoriek opičích kiahní z epidémie v roku 2022 a génu D1L zdokumentovaného zo Spojeného kráľovstva v roku 2018 sa pozorovalo niekoľko mutácií v mieste. Tieto mutácie by mohli byť zodpovedné za lepšiu adaptáciu v ľudskom hostiteľovi a zlepšený prenos z človeka na človeka.

Zmeny vo vnútri tela spôsobené vonkajšími stimulmi je možné skúmať analýzou signálnych dráh. Pozorovalo sa, že DEG z buniek Hela infikovaných opičím kiahňam sú spojené so signálnymi dráhami KEGG, ako sú signálna dráha TNF, signálna dráha IL-17, signálna dráha NF-kappa B, interakcia cytokín-cytokínový receptor, signálna dráha lektínového receptora typu C, Kaposiho sarkómová bunková infekcia spojená s herpetickým receptorom s malým receptorom NO17, odlišná signálna dráha s Th17D signálom bunková rakovina pľúc a infekcia vírusom ľudskej T-bunkovej leukémie. Toto zistenie naznačuje, že infekcia opičích kiahní spúšťa imunitné reakcie a spôsobuje zápalovú reakciu.

Uskutočnila sa analýza genetických chorôb (GD), aby sa predpovedal vzťah medzi DEG opičích kiahní a rôznymi chorobami. Táto analýza odhalila súvislosť infekcie opičím kiahňam s cirhózou pečene, reperfúznym poškodením, novotvarmi prsníka, zápalom, hypertenzným ochorením, juvenilnou artritídou a ischémiou mozgu. Výsledky tejto štúdie boli v súlade s predchádzajúcimi správami, ktoré odhalili komplikácie a následky opičích kiahní. Okrem toho súčasná štúdia tiež pozorovala súvislosť medzi infekciou opičích kiahní a prejavom schizofrénie a psychickej depresie.

Úloha prostaglandín endoperoxid syntázy 2 (PTGS2), tiež známej ako cyklooxygenáza 2 (COX-2), nebola zaznamenaná pri infekcii opičích kiahní. Na základe dostupných dôkazov súvisiacich s inými chorobami sa však predpokladalo, že vírus opičích kiahní reguluje patologický proces kontrolou PTGS2.

Z buniek HELA infikovaných opičím kiahňam sa extrahovali hub gény ako IFIT1, IFIT2, IER3, ZC3H12A, IL11, EREG, IER2, FST, NFKBIE a AREG. Typicky sú hubové gény spojené s rôznymi biologickými procesmi. Autori identifikovali hlavné transkripčné faktory, ktoré regulujú hubové gény, t.j. IRF1, GLIS2, SIN3A, FOXJ2, Smad5, ZFX a ATF1, ako aj miRNA (napr. hsa-mir-21-3p, hsa-mir-16-5p, hsa-mir -520c-3p, hsa-mir -1343-3mir-5p a hsa-35 -203-3p).

Závery

Súčasná štúdia zistila, že vírus opičích kiahní inhibuje dva antivírusové gény, konkrétne IFIT1 a IFIT2. Okrem toho bioinformatická analýza prostredníctvom databázy CellMiner ukázala, že AP-26113 (brigatinib) a itrakonazol sú sľubné na liečbu infekcií opičích kiahní.

*Dôležitá POZNÁMKA

bioRxiv publikuje predbežné vedecké správy, ktoré neboli recenzované, a preto by sa nemali považovať za presvedčivé, usmerňujú klinickú prax/zdravotné správanie, ani by sa s nimi nemalo zaobchádzať ako s overenými informáciami.

Referencia:

• 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

.