Bioinformatska analiza interakcij med virusom opičjih koz in gostiteljsko celico

Bioinformatska analiza interakcij med virusom opičjih koz in gostiteljsko celico

Čeprav so okužbo z virusom opičjih koz večinoma odkrili v Zahodni in Srednji Afriki, so od maja 2022 o tem virusu z dvojno vijačno DNK poročali v številnih državah zunaj Afrike. Podobno kot virus črnih koz tudi virus opičjih koz spada v družino ortopoksvirusov in je manj resen. Svetovna zdravstvena organizacija je pred kratkim globalni izbruh opičjih koz razglasila za javnozdravstveno nevarnost mednarodnega pomena.

Naučite se: Bioinformatični pristop za sistematično analizo molekularnih vzorcev interakcij med virusom opičjih koz in gostiteljsko celico. Avtor slike: Spotted Yeti / Shutterstock

ozadje

E-knjiga o genetiki in genomiki

Zbirka najboljših intervjujev, člankov in novic zadnjega leta. Prenesite kopijo še danes

Običajno simptomi opičjih koz trajajo približno 2-4 tedne, z nizko stopnjo umrljivosti 3,6 % v Zahodni Afriki in 10,6 % v porečju Konga. Inkubacijska doba tega virusa je od 5 do 21 dni in ni nalezljiva. Bolniki, okuženi z opičjimi kozami, imajo glavobole, utrujenost, vročino, bolečine v mišicah in limfadenopatijo. V treh dneh po okužbi se pojavijo kožni izpuščaji na različnih delih telesa, kot so obraz, roke, noge, ustna sluznica, očesna veznica, genitalije in roženica.

Dve glavni poti prenosa bolezni sta prenos z živali na človeka in s človeka na človeka. Nedavne študije v zvezi z izbruhom opičjih koz so poročale o prenosu prek MSM (moški, ki imajo spolne odnose z moškimi).

Večina razpoložljivih podatkov o okužbi z opičjo boleznijo so poročila o primerih. Študij o interakcijah med virusom in gostiteljem je zelo malo. Pomembno je razumeti osnovne mehanizme, povezane z medsebojnim delovanjem opičjih koz na ljudi, da povzroči resne okužbe. Te informacije bi lahko pomagale razviti učinkovita zdravljenja za zdravljenje in preprečevanje okužb z opičjimi kozami.

Nedavno objavljena študija o bioRxiv * Strežnik prednatisa je poročal o interakciji med opičjimi kozami in človeškimi celicami. Molekularne sekvence so bile pregledane, da bi identificirali diferencialno izražene gene (DEG) in njihovo povezano signalizacijo, regulacijo izražanja in presnovne poti. Ti rezultati lahko pomagajo določiti učinkovito tarčo za prihodnje zdravljenje bolezni opičjih koz.

O študiju

Za ovrednotenje učinkov okužbe z opičjimi kozami na človeške celice na ravni transkripta so bili podatkovni nizi molekularnega sekvenciranja, in sicer GSE36854 in GSE11234, pridobljeni iz baze podatkov Gene Expression Omnibus (GEO). Nabor podatkov GSE36854 je vseboval osem vzorcev seva virusa vakcinije IHD-W, seva virusa vakcinije Brighton Red, seva virusa opičjih koz MSF, okuženega s celicami Hela, in en slepi vzorec.

Podatkovni niz GSE11234 je temeljil na GPL6763, ki je vključeval številne vrste poksvirusa in informacije o šablonah človeškega genoma. Vzorce celic Hela, okužene z opičjimi kozami, so analizirali za opazovanje genomskih sprememb. Molekularne sekvence so bile obdelane in vizualizirane za identifikacijo pomembno edinstveno izraženih genov

Rezultati študije

Najdenih je bilo skupno 84 DEG, razen histonskih genov, ki so bili uporabljeni za nadaljnje študije. Virusne interakcije so močno odvisne od zgodnjih genov, da okužijo gostiteljske celice in zagotovijo njihovo preživetje, razmnoževanje in prenos. Ti geni so povezani tudi z uravnavanjem imunosti gostitelja. Zato je bil analiziran status genske ekspresije virusa opičjih koz in odkritih je bilo 26 domnevnih zgodnjih genov, ki kodirajo protein ponavljanja ankirina.

Pri primerjavi podatkov o zaporedju iz številnih vzorcev opičjih koz iz epidemije leta 2022 in gena D1L, dokumentiranega iz Združenega kraljestva leta 2018, so opazili več mutacij na mestih. Te mutacije so lahko odgovorne za boljšo prilagoditev v človeškem gostitelju in izboljšan prenos s človeka na človeka.

Spremembe znotraj telesa, ki jih povzročajo zunanji dražljaji, bi lahko preučili z analizo signalnih poti. Opazili so, da so DEG iz celic Hela, okuženih z opičjimi kozami, povezani s signalnimi potmi KEGG, kot so signalna pot TNF, signalna pot IL-17, signalna pot NF-kapa B, interakcija citokin-citokin receptor, signalna pot receptorja lektina tipa C, okužba s herpesvirusom, povezana s Kaposijevim sarkomom, diferenciacija celic Th17, NOD-podobni receptor signalne poti, drobnocelični pljučni rak in okužba z virusom humane T-celične levkemije. Ta ugotovitev kaže, da okužba z opičjimi kozami sproži imunski odziv in povzroči vnetni odziv.

Analiza genetske bolezni (GD) je bila izvedena za napovedovanje razmerja med DEG opičjih koz in različnimi boleznimi. Ta analiza je razkrila povezavo okužbe z opičjimi kozami s cirozo jeter, reperfuzijsko poškodbo, novotvorbami dojke, vnetjem, hipertenzivno boleznijo, juvenilnim artritisom in možgansko ishemijo. Rezultati te študije so bili skladni s prejšnjimi poročili, ki so razkrivala zaplete in posledice opičjih koz. Poleg tega je trenutna študija opazila tudi povezavo med okužbo z opičjimi kozami in pojavom shizofrenije in psihološke depresije.

Vloga prostaglandin endoperoksid sintaze 2 (PTGS2), znane tudi kot ciklooksigenaza 2 (COX-2), ni bila opisana pri okužbi z opičjimi kozami. Vendar pa je na podlagi razpoložljivih dokazov, povezanih z drugimi boleznimi, veljalo, da virus opičjih koz uravnava patološki proces z nadzorom PTGS2.

Iz celic HELA, okuženih z opičjimi kozami, so bili ekstrahirani hub geni, kot so IFIT1, IFIT2, IER3, ZC3H12A, IL11, EREG, IER2, FST, NFKBIE in AREG. Značilno je, da so hub geni povezani z različnimi biološkimi procesi. Avtorji so identificirali glavne transkripcijske faktorje, ki uravnavajo hub gene, tj. IRF1, GLIS2, SIN3A, FOXJ2, Smad5, ZFX in ATF1 ter miRNA (npr. hsa-mir-21-3p, hsa-mir-16-5p, hsa-mir -520c-3p, hsa-mir -1343-3p, hsa-mir-335-5p in hsa-mir -203-3p).

Sklepi

Sedanja študija je pokazala, da virus opičjih koz zavira dva protivirusna gena, in sicer IFIT1 in IFIT2. Poleg tega je bioinformatska analiza prek zbirke podatkov CellMiner pokazala, da sta AP-26113 (brigatinib) in itrakonazol obetavna za zdravljenje okužb z opičjimi kozami.

*Pomembna OPOMBA

bioRxiv objavlja predhodna znanstvena poročila, ki niso bila strokovno pregledana in jih zato ne bi smeli šteti za dokončne, usmerjati klinično prakso/zdravstveno vedenje ali jih obravnavati kot uveljavljene informacije.

Referenca:

• 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

.