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Le premier écran de la taille du génome de CRISPR indique les gènes qui règlent l'infection SARS-CoV-2

En exécutant un écran de la taille du génome de CRISPR sur le coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de syndrôme respiratoire aigu sévère, les chercheurs des États-Unis ont recensé les gènes proviral nouveaux et les voies, et ont mis en valeur les gènes d'hôte qui peuvent régler la pathogénie de la maladie de coronavirus (COVID-19), ainsi que les objectifs potentiels de indication pour des approches nouvelles de demande de règlement. Leurs découvertes sont actuellement disponibles sur le serveur de prétirage de bioRxiv*.

Car aucun vaccin ou thérapeutique approuvée n'est actuellement disponible pour la lutte contre la maladie, la pandémie actuelle de COVID-19 représente un risque important pour les systèmes de santé publics autour du monde. Ceci peut être étendu à d'autres coronaviruses apparaissants, que nous avons déjà rencontrés (comme les Radars à ouverture synthétique-CoV et le MERS-CoV originels), ou à ceux qui constituent un danger à l'avenir.

L'entrée de SARS-CoV-2 (c.-à-d., l'agent causal de la maladie COVID-19) dans la cellule représente la première étape dans sa durée de vie utile, qui est assistée par la protéine virale de pointe grippant à l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2) de récepteur de surface de cellules. Ce dernier est une cause déterminante significative de gamme d'hôte et de tropism de cellules.

Cependant, un deuxième événement protéolytique est justifié afin d'exposer le peptide viral de fusion et activer la fusion de membrane. Ceci peut se produire à la membrane de plasma de cellule cible par le sérine-type 2 (TMPRSS2) de protéase de transmembrane ou dans l'endosome par la cathepsine L.

Après la fusion de la membrane virale, le matériel génétique viral est déchargé dans le cytoplasme des cellules humaines ; là, il est traduit et détermine des composés de réplication virale et de transcription avant assemblage et bourgeonnement. Toujours, les gènes d'hôte négociant ces procédés restent évasifs.

Néanmoins, l'identification des facteurs d'hôte qui activent le procédé d'infection est de l'importance extrême pour aviser des mécanismes de la pathogénie COVID-19, indiquent des variations de susceptibilité d'hôte, mais pour recenser également des traitements hôte-dirigés neufs avec l'efficacité grande.

Par conséquent, pour découvrir des gènes d'hôte nécessaires pour l'infection SARS-CoV-2 et la mort cellulaire, les chercheurs de Yale, Massachusetts Institute of Technology, Harvard, l'École de Médecine d'Icahn, et l'Université du Texas ont produit d'une bibliothèque complet nouvelle de CRISPR et ont poursuivi le premier écran de la taille du génome de CRISPR avec SARS-CoV-2.

Un effort de la taille du génome d'examen critique

Afin de recenser des gènes d'hôte indispensables pour la survie de cellules en réponse à SARS-CoV-2, ce groupe de chercheurs a décidé d'employer la lignée cellulaire Vero-E6 de callitriche africain, qui est hautement favorable à l'infection SARS-CoV-2 et aux effets cytopathes viro-induits.

En conséquence, ils ont exécuté deux efforts de la taille du génome indépendants d'examen critique à l'aide d'une bibliothèque mise en commun de la taille du génome de CRISPR consistée en 83.963 le guide unique de désignation d'objectifs RNAs, avec une moyenne quatre du guide unique RNAs selon le gène, et mille unique-guides de non-désignation d'objectifs RNAs de contrôle.

L'identification exacte des gènes proviral connus ACE2 et de la cathepsine L a expliqué la qualité technique de l'écran, fournissant à la confiance en trouvant les gènes complémentaires la propension de régler l'infection SARS-CoV-2.

Comme épreuve-de-principe, les chercheurs ont également vérifié plusieurs inhibiteurs de petite molécule, qui ont eu comme conséquence l'identification de trois molécules qui ont eu la capacité d'empêcher la réplication SARS-CoV-2 et la mort cellulaire viro-induite suivante.

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l'écran de la taille du génome de CRISPR recense des gènes critiques pour la mort cellulaire de SARS-CoV-2-induced. (a) Schéma de l'écran mis en commun. Les cellules Vero-E6 exprimant Cas9 transduced avec la bibliothèque de la taille du génome de sabaeus de C. par l'intermédiaire du lentivirus. La population cellulaire transduced qu'ou reçue une fausse demande de règlement ou a été défiée avec SARS-CoV-2 dans des conditions de culture variées. Des cellules de survivance de chaque condition ont été isolées et les séquences de sgRNA ont été amplifiées par ACP et ordonnancées. (b) Résistance et sensibilité de entretien de gènes de haut d'apparence de plot de volcan à SARS-CoV-2. La z-rayure niveau du gène et - log10 (FDR) étaient tous deux prévus utilisant le moyen des cinq conditions Cas9-v2. Non-visant des sgRNAs de contrôle ont été fait au hasard groupés en jeux de 4 pour servir de gènes « fictifs » et sont montrés en vert. (c) Rendement de guide individuel RNAs visant ACE2, SMARCA4, CTSL, et TMPRSS2. Le moyen résiduel en travers des cinq conditions Cas9-v2 est tracé pour la pleine bibliothèque (haut) et pour 4 le guide RNAs visant chaque gène. (d) Heatmaps des 25 gènes principaux heurtés pour la résistance et la sensibilité, classé par la moyenne z-rayure en conditions Cas9-v2. Les gènes qui sont compris dans un des jeux de gène marqués dedans (figue 2A) sont colorés en conséquence. Révisez a : Salut-MOI de Cas9v2 D5 2.5e6 ; b : Salut-MOI de Cas9v2 D5 5e6 ; c : Salut-MOI de Cas9v2 D2 5e6 ; d : Salut-MOI de Cas9v2 D10 5e6 ; e : Lo-MOI de Cas9v2 D5 2.5e6.

Une panoplie de gènes impliqués dans l'infection SARS-CoV-2

« Nous avons découvert des gènes impliqués dans de divers procédés biologiques comprenant la chromatine transformant, modification d'histone, signalisation cellulaire, et le règlement d'ARN, » des auteurs d'étude mettent l'accent sur leurs découvertes principales dans le papier procurable sur le bioRxiv.

Les chercheurs ont évalué 25 de ces gènes avec l'unique-guide individuel RNAs dans un format rangé, y compris les gènes proviral et antiviraux, et indiqué exactement les antagonistes de petite molécule qui fournissent à la protection contre l'infection SARS-CoV-2 et mort cellulaire suivante.

En bref, les chercheurs ont recensé des facteurs déjà connus de l'hôte SARS-CoV-2 - comprenant le récepteur ACE2 et la cathepsine L de protéase - mais également des gènes proviral nouveaux et des voies. Les découvertes récentes se sont composées d'une chromatine spécifique transformant les composantes complexes et essentielles de la bêta voie de signalisation de facteur de croissance transformant, qui appartiennent au superfamily des cytokines multifonction.

« Intéressant, nous n'avons pas trouvé plusieurs gènes précédemment impliqués dans l'infection SARS-CoV-2 comprenant TMPRSS2, PIKFyve, et TPC2 proposant que ces gènes soient ou non essentiels d'une façon de cellule-qualité intrinsèque de Vero ou que la suppression d'emploi fonctionnelle existent avec d'autres gènes », autre expliquent des auteurs d'étude.

Étudiez le cadre de groupe également dévoilé de haut-mobilité d'alarmin d'auteurs 1 (HMGB1) comme élément clé pour la réplication SARS-CoV-2 ; réciproquement, la perte de composé de chaperon de l'histone H3.3 a amorcé les cellules infectées à la mort cellulaire viro-induite.

Objectifs potentiels de demande de règlement de dévoilement

En mettant en valeur un choix de gènes proviral et antiviraux d'hôte, cette étude a des implications considérables pour notre compréhension de la pathogénie COVID-19, de la demande de règlement, et du modèle vaccinique - spécialement en indiquant les objectifs thérapeutiques potentiels pour SARS-CoV-2.

Plus particulièrement, les gènes et les voies qui ont été recensés dans cette étude peuvent expliquer la variation de l'exposé de la maladie, qui peut franchement marquer avec des gènes de résistance, mais marquent négativement avec des gènes de sensibilisation à cellulaire, au tissu, et au niveau d'organisme.

« Il est intrigant pour spéculer que la chromatine et les gènes de histone-modification recensés ici contribuent à l'expression d'un programme proviral hétérogène d'expression du gène qui règle potentiellement ACE2 et d'autres gènes de interaction viraux », disent des auteurs d'étude.

En conclusion, cette étude représente le premier écran génétique de la taille du génome réalisée avec n'importe quel coronavirus, avec les découvertes grand applicables qui peuvent inciter le développement des demandes de règlement hôte-dirigées contre le courant et de futures tensions universelles des coronaviruses.

Réseau des jeux de gène. Les noeuds représentent les jeux sensiblement enrichis de gène. La taille de chaque jeu de gène est proportionnelle à sa moyenne z-rayure absolue. Les jeux de gène sont colorés par le sens dans lequel ils rayent. Les arêtes représentent la superposition significative entre les jeux de gène. La transparence de chaque arête est proportionnelle à la fraction des gènes partagés par deux jeux de gène. Des jeux de gène ont été groupés utilisant l
Le réseau des jeux de gène. Les noeuds représentent les jeux sensiblement enrichis de gène. La taille de chaque jeu de gène est proportionnelle à sa moyenne z-rayure absolue. Les jeux de gène sont colorés par le sens dans lequel ils rayent. Les arêtes représentent une superposition significative entre les jeux de gène. La transparence de chaque arête est proportionnelle à la fraction des gènes partagés par deux jeux de gène. Des jeux de gène ont été groupés utilisant l'algorithme d'infomap et le jeu le plus central par PageRank est marqué pour chaque boîtier. L'algorithme de Fruchterman-Reingold a été employé pour présenter le réseau.

Avis *Important

le bioRxiv publie les états scientifiques préliminaires qui pair-ne sont pas observés et ne devraient pas, en conséquence, être considérés comme concluants, guident la pratique clinique/comportement relatif à la santé, ou traité en tant qu'information déterminée.

Journal reference:
Dr. Tomislav Meštrović

Written by

Dr. Tomislav Meštrović

Dr. Tomislav Meštrović is a medical doctor (MD) with a Ph.D. in biomedical and health sciences, specialist in the field of clinical microbiology, and an Assistant Professor at Croatia's youngest university - University North. In addition to his interest in clinical, research and lecturing activities, his immense passion for medical writing and scientific communication goes back to his student days. He enjoys contributing back to the community. In his spare time, Tomislav is a movie buff and an avid traveler.

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