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A selecção de CRISPR identifica os caminhos humanos do anfitrião que facilitam a infecção do coronavirus

A família humana do coronavirus consiste em 7 micróbios patogénicos conhecidos, para que não há nenhuma vacina aprovada ou opção terapêutica específica. Embora os coronaviruses humanos sazonais - OC43, HKU1, 229E, e NL63 - causassem somente infecções respiratórias suaves, três coronaviruses altamente patogénicos que emergiram nas últimas duas décadas revelaram o potencial pandémico desta família dos vírus.

Sabe-se que o coronavirus 1 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-1) e o coronavirus respiratório da síndrome de Médio Oriente (MERS-CoV) pode causar a síndrome e mesmo a morte de aflição respiratória aguda. As taxas de fatalidade destes vírus variaram de 10 a 40%.

O coronavirus 2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2), que causou a pandemia COVID-19 actual, tem uma taxa de fatalidade mais baixa mas é distante mais transmissível do que SARS-CoV-1 e MERS-CoV. Até agora, foi responsável para quase 33 milhão casos e 996.000 mortes no mundo inteiro.

Dado a severidade do impacto destes vírus na saúde humana, nós devemos compreender o mecanismo atrás da invasão da maquinaria da pilha de anfitrião por SARS-CoV-2 e dos outros coronaviruses durante a infecção. Identificar os factores do anfitrião comuns a diversos coronaviruses poderia ajudar a desenvolver as terapias que podem lutar as pandemias actuais e futuras causadas por coronaviruses.

As telas de CRISPR de pilhas contaminadas revelam factores virais distintos da entrada

Na pré-impressão recente um papel publicou no bioRxiv da pré-impressão, * os pesquisadores da Universidade da California San Francisco, Gladstone Institutos, Chan Zuckerberg Biohub, e Synthego Corporaçõ, San Francisco, discutem como identificaram alguns factores do anfitrião comuns a 3 coronaviruses com a ajuda da ferramenta deedição, CRISPR.

A equipe dos pesquisadores conduziu pilhas genoma-largas paralelas das telas de CRISPR contaminados com SARS-CoV-2 e dois coronaviruses sazonais da constipação comum - OC43 e 229E. Podiam identificar os factores virais distintos para todos os 3 vírus - ACE2 para SARS-CoV-2, glycosaminoglycans para OC43, e aminopeptidase N da entrada para 229E. Além disso, igualmente encontraram que a biosíntese do fosfato do phosphatidylinositol e a homeostase do colesterol são os caminhos críticos do anfitrião que apoiam a infecção por estes três coronaviruses.

TMEM106B, a proteína lysosomal, era original à infecção SARS-CoV-2. Pela inibição farmacológica de homeostase do colesterol e de biosíntese do fosfato do phosphatidylinositol, os autores podiam reduzir a réplica de todos os três coronaviruses.

as telas Genoma-largas do nocaute de CRISPR em pilhas humanas identificam os factores do anfitrião importantes para a infecção perto para SARS-CoV-2, HCoV-229E e HCoV-OC43. (a) O diagrama esquemático de telas do nocaute de CRISPR para a identificação do anfitrião do coronavirus fatora. Huh7.5.1-Cas9 (com construção ACE2-IRES-TMPRSS2 bicistronic para SARS-CoV-2 e sem para a tela 229E e OC43) mutagenized usando uma biblioteca genoma-larga do sgRNA. As pilhas do mutante foram contaminadas com cada coronavirus separada e as pilhas vírus-resistentes eram infecção colhida do cargo dos dias 10-14. A abundância 347 de cada sgRNA em começar e na população selecionada foi determinada pela alto-produção que arranja em seqüência e uma análise do enriquecimento do gene foi executada. (BD) Enriquecimento do gene de telas de CRISPR para (b) SARS-CoV-2, (c) 229E e (d) infecção de OC43. As contagens do enriquecimento foram determinadas pela análise de MaGECK e os genes foram coloridos pela função biológica. O SARS-CoV-2 foi executado uma vez. As telas 229E e OC43 foram executadas duas vezes e as contagens combinadas de MaGECK são indicadas.
as telas Genoma-largas do nocaute de CRISPR em pilhas humanas identificam os factores do anfitrião importantes para a infecção perto para SARS-CoV-2, HCoV-229E e HCoV-OC43. (a) O diagrama esquemático de telas do nocaute de CRISPR para a identificação do anfitrião do coronavirus fatora. Huh7.5.1-Cas9 (com construção ACE2-IRES-TMPRSS2 bicistronic para SARS-CoV-2 e sem para a tela 229E e OC43) mutagenized usando uma biblioteca genoma-larga do sgRNA. As pilhas do mutante foram contaminadas com cada coronavirus separada e as pilhas vírus-resistentes eram infecção colhida do cargo dos dias 10-14 (dpi). A abundância 347 de cada sgRNA em começar e na população selecionada foi determinada pela alto-produção que arranja em seqüência e uma análise do enriquecimento do gene foi executada. (BD) Enriquecimento do gene de telas de CRISPR para (b) SARS-CoV-2, (c) 229E e (d) infecção de OC43. As contagens do enriquecimento foram determinadas pela análise de MaGECK e os genes foram coloridos pela função biológica. O SARS-CoV-2 foi executado uma vez. As telas 229E e OC43 foram executadas duas vezes e as contagens combinadas de MaGECK são indicadas.

Os dados sugerem factores originais da entrada mas caminhos comuns do anfitrião para 3 coronaviruses

Os resultados do estudo destacam que quando os três coronaviruses dependerem da entrada original fatora, eles têm um grupo comum de caminhos do anfitrião que ajudam na infecção. Os genes ligados à homeostase do colesterol foram destacados em todas as telas e na propagação da rede.

“Devido a sua participação nos processos celulares múltiplos que incluem o tráfico vesicular e autophagy, permanece ser determinada se os coronaviruses sequestram este caminho durante a entrada ou para a geração de vesículas dobro da membrana exigidas para os complexos virais da réplica/transcrição.”

Consistente com os resultados, 2 interactomes SARS-CoV-2 revelaram as proteínas virais que ligam a SCAP, que foi identificado como um factor do anfitrião que fosse crítico para a réplica do vírus SARS-CoV-2. Os pesquisadores argumentem que dado o papel de SCAP na réplica viral, as proteínas virais provavelmente regulam positivamente a actividade de SCAP e os níveis de colesterol. Estes resultados fornecem as introspecções chaves na compreensão do ciclo de vida dos coronaviruses e de sentidos importantes para a revelação de terapias anfitrião-dirigidas para combater a infecção do coronavirus.

Os estudos precedentes ligaram a homeostase celular do colesterol à fusão viral da entrada e da membrana em infecções do bunya- e do hantavirus. Isto sugere uma função pro-viral através das famílias diferentes dos vírus. Os resultados da equipe eram em conformidade com esta hipótese. Podiam reduzir a infecção com os vírus do ponto-pseudotyped SARS-CoV-1 e CoV-2 pelo tratamento com o hydroxycholesterol 25, que obstrui SREBP que processa e inibe a síntese do colesterol.

Os resultados são igualmente consistentes com o aquele de uma tela repurposing da droga recente que identifique mais de 100 compostos, incluindo inibidores de PIKfyve, inibidores de protease, e moduladores da homeostase do colesterol, que inibiram a réplica SARS-CoV-2. Os dados funcionais da genómica obtidos por este estudo sugerem que os efeitos observados destes compostos sejam potencial devido à inibição de factores cruciais do anfitrião.

“Nossos resultados corroboram caminhos previamente implicados do anfitrião, descobrem aspectos novos da interacção do vírus-anfitrião, e identificam alvos para o tratamento antiviroso anfitrião-dirigido.”

De acordo com a equipe, o estudo oferece introspecções críticas nos caminhos do anfitrião, sequestrados geralmente por coronaviruses. Identificaram o complexo da quinase do phosphatidylinositol PIK3C3 como um alvo terapêutico potencial para SARS-CoV-2 baseado nas telas 229E e OC43, destacando o valor da selecção paralela de CRISPR para desenvolver terapias novas contra SARS-CoV-2 e outros vírus da família de Coronaviridae.

Observação *Important

o bioRxiv publica os relatórios científicos preliminares que par-não são revistos e, não devem conseqüentemente ser considerados como conclusivos, guia a prática clínica/comportamento saúde-relacionado, ou tratado como a informação estabelecida.

Journal reference:
  • Functional genomic screens identify human host factors for SARS-CoV-2 and common cold coronaviruses Ruofan Wang, Camille R. Simoneau, Jessie Kulsuptrakul, Mehdi Bouhaddou, Katherine Travisano, Jennifer M. Hayashi, Jared Carlson-Stevermer, Jennifer Oki, Kevin Holden, Nevan J. Krogan, Melanie Ott, Andreas S. Puschnik bioRxiv 2020.09.24.312298; https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.09.24.312298v1
Susha Cheriyedath

Written by

Susha Cheriyedath

Susha has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Chemistry and Master of Science (M.Sc) degree in Biochemistry from the University of Calicut, India. She always had a keen interest in medical and health science. As part of her masters degree, she specialized in Biochemistry, with an emphasis on Microbiology, Physiology, Biotechnology, and Nutrition. In her spare time, she loves to cook up a storm in the kitchen with her super-messy baking experiments.

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