Bir koronavirüsün yapısı. Kredi bilgileri: Wikimedia
Yeni bir çalışma, nasıl çalıştığını açıklıyor[{” attribute=””>RNA changes in cells infected by SARS-CoV-2, the COVID-19 virus. The findings provide clues as to how different variants can escape the immune system, and serve as a basis for the development of novel treatments.
For the first time, scientists have shown that infection by SARS-CoV-2, the virus that causes COVID-19, changes the functioning of host cell RNA. The researchers, from the Federal University of São Paulo (UNIFESP) in Brazil, arrived at this conclusion by analyzing 13 datasets obtained during four studies of viral, human, and animal cell RNA.
The most recent study, reported in an article published in the journal Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, examined the epitranscriptome of Vero cells (derived from monkeys) and human Calu-3 cells by direct RNA sequencing. An epitranscriptome is the collection of biochemical modifications of cell RNA, such as methylation.
“Our first important finding in this study was that infection by SARS-CoV-2 increases the level of m6a [N6-methyladenosine]makalenin son yazarı Marcelo Briones, Agência FAPESP’ye verdiği demeçte, “enfekte olmayan hücrelerle karşılaştırıldığında konakçı hücrelerde bir tür metilasyon” dedi. Briones, UNIFESP’nin Tıp Okulu’nda (EPM) profesör ve Tıbbi Biyoinformatik Merkezi’ne bağlı bir araştırmacıdır.
Metilasyon, bir substrata bir metil grubunun eklenmesini içeren bir biyokimyasal modifikasyondur. Bir molekülün bir kısmını diğerine aktarabilen enzimlerin etkisiyle hücrelerde meydana gelir. Bu, proteinlerin, enzimlerin, hormonların ve genlerin davranışını değiştirir. Araştırmacılar, hücrelerde bulunan tüm RNA’ları nicel olarak analiz ederek ve nitel olarak nükleotitlerde bölge başına metilasyon sayısını bir harita üzerinde konumlandırarak enfekte hücre RNA’sındaki değişiklikleri gösterdiler.
Çalışma, 2021’de yayınlanan ve araştırmacıların SARS-CoV-2’deki metilasyon modelini analiz ettiği daha önceki bir genomik analizin devamıydı.
“Metilasyonun virüslerde iki işlevi vardır. Briones, protein ifadesini düzenler ve virüsü, konakçı organizma tarafından üretilen güçlü bir antiviral madde olan interferonun etkisine karşı savunur.
Her iki çalışmada da, araştırmacılar m6a’yı analiz ettiler çünkü bu, en yaygın RNA nükleotid modifikasyonu türü ve hücre içi yerleşim ve protein translasyonu gibi birkaç önemli süreçte yer alıyor. RNA nükleotitleri, tek bir iplikçik boyunca uzanan azotlu bazlar (adenin, guanin, urasil veya sitozin) içerir. Ekip ayrıca virüsün farklı suşlarının, nükleotidlerindeki nitrojenli baz dizilimlerinde farklılıklar gösterdiğini de keşfetti. “Bazı suşlar diğerlerinden çok daha fazla metillenebilir. Eğer öyleyse, konakçı hücrelerin içinde daha iyi çoğalabilirler,” dedi Briones.
Ayrıca m6a DRACH motifleri olarak bilinen nükleotit dizilerinin SARS-CoV-2’de ve hücrelerde biraz farklı olduğunu da bulmuşlardır. Epigenetikte sıklıkla kullanılan bu kısaltmada D harfi adenin, guanin veya urasili; adenin veya guanin için R; Metillenmiş kalıntı için A; sitozin için C; ve adenin, sitozin veya urasil için H.
Virüs, kendi metilasyonu için hücre enzimlerini kullanır ve viral DRACH dizilerinin adaptasyonu için evrimsel baskı üretir, böylece hücre dizilerine daha benzer hale gelirler. En iyi adapte olan viral suşlar, interferondan daha başarılı bir şekilde kaçabilmektedir.
SARS-CoV-2’nin konakçı hücrelerde m6A’yı nasıl değiştirdiği konusundaki araştırmalarını tamamladıktan sonra, bilim adamlarının bir sonraki adımı, viral RNA metilasyon seviyeleri ile enfekte olmuş her bir hücreden salınan virüs sayısı arasında bir korelasyon aramak için depolanan verileri analiz etmek olacaktır. viral patlama boyutu olarak bilinir.
Briones, “Virüsler ne kadar metillenirse, hücre sitoplazmasında o kadar çok büyürler ve patlama boyutu o kadar büyük olur” diye açıkladı. Normal şartlar altında, uyaranlar olmadan, viral bir parçacık bin kez çoğalır. “Bulgular, COVID-19 için yeni tedavilerin ve bilinen ilaçların yeniden kullanılmasının yolunu açıyor.” Ayrıca viral suşların bağışıklık sisteminden nasıl kaçtıklarına dair daha derin bir anlayış için unsurlar sunarlar.
Metodoloji
Araştırmacılara göre, çalışmada kullanılan Nanopore doğrudan RNA dizileme yönteminin (Oxford Nanopore Technologies) çeşitli avantajları var. Bunlardan biri, RNA sarmalını okumak için geleneksel yöntemin (ters transkripsiyon polimeraz zincir reaksiyonu veya RT-PCR) gerektirdiği modifikasyonları ortadan kaldırmasıdır.
RT-PCR kullanarak bir virüsü incelemek için, bilim adamlarının önce RNA’sını şuna dönüştürmesi gerekir:[{” attribute=””>DNA (reverse transcription). The result is cDNA, where the ‘c’ stands for complementary. This is because only DNA (which is double-stranded) can be copied. The cDNA is then amplified by being copied hundreds of thousands of times, creating billions of clones so that enough of the target sections of viral DNA are available for analysis, instead of a minuscule amount.
For Briones, researchers may be confused by distortions resulting from the production of viral sequences from cDNA. “Some scientists think nucleotides are switched owing to the presence of epigenetically modified bases. This needs to be investigated in a systematic manner,” he said.
The increase in cell methylation was mapped by two m6A detection programs. One of these (m6anet) used a machine learning technique called multiple instance learning (MIL). The other (EpiNano) validated the results using a technique called support vector machine (SVM).
Reference: “The epitranscriptome of Vero cells infected with SARS-CoV-2 assessed by direct RNA sequencing reveals m6A pattern changes and DRACH motif biases in viral and cellular RNAs” by João H. C. Campos, Gustavo V. Alves, Juliana T. Maricato, Carla T. Braconi, Fernando M. Antoneli, Luiz Mario R. Janini and Marcelo R. S. Briones, 16 August 2022, Frontiers in Cellular and Infection Microbiology.
DOI: 10.3389/fcimb.2022.906578
The study was part of a Thematic Project (“Investigation of induced host elements in response to immunization with ChAdOx1 nCOV-19 vaccine in a Phase III clinical trial”), for which the principal investigator is Luiz Mário Janini, penultimate author of the article.
The research team also included Juliana Maricato, Carla Braconi, Fernando Antoneli, João H. C. Campos, first author of the article supported by a postdoctoral fellowship from FAPESP, and Gustavo V. Alves, second author and an undergraduate in health information technology.