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compostos prometedores do antiviral do pinpoint das telas da Genoma-escala CRISPR contra SARS-CoV-2

Em um artigo de investigação recente actualmente disponível no server da pré-impressão do bioRxiv*, os cientistas nos E.U. usaram telas do KO da genoma-escala CRISPR para identificar os factores que promovem a infecção com o coronavirus 2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2), revelando o potencial para a actividade do largo-espectro através da família do coronavirus.

Quando as vacinas eficazes contra a doença do coronavirus (COVID-19) forem administradas global em um ritmo inaudito, há ainda uma extrema necessidade para terapias antivirosas, especialmente considerando a emergência das variações SARS-CoV-2 antigènica distintas do interesse através do mundo.

Os antivirais podem ser agrupados em duas categorias básicas, anfitrião-visando e vírus-visando, ambo justificam uma compreensão completa dos mecanismos moleculars usados por agentes virais para replicate nas pilhas.

Além disso, nós estamos cientes que replicate dos coronaviruses usando uma série bem conhecida de eventos moleculars, onde os factores do anfitrião estam presente em cada etapa - representar por sua vez alvos potencial druggable.

Levando em consideração a necessidade para uma compreensão adequada de telas genoma-largas na identificação dos factores do anfitrião necessários para a réplica viral, assim como o impacto global tremendo COVID-19 da pandemia actual, é de nenhuma maravilha que muitos grupos de investigação usam esta aproximação para estudar SARS-CoV-2.

Conseqüentemente, um grupo de investigação do dirigido pelos Estados Unidos pelo Dr. Marco Grodzki do departamento da genética molecular e a microbiologia, faculdade da medicina na universidade de Florida - executou uma análise global das interacções entre o anfitrião e os coronaviruses humanos das telas genoma-largas em duas linha celular diferentes.

Telas do KO e teste do inibidor

Mais especificamente, este grupo de investigação levou a cabo telas do KO da genoma-escala CRISPR em duas linha celular com SARS-CoV-2 e o coronavirus humano OC43 que causa a constipação comum. As linha celular que se usaram eram Vero E6 (pilhas epiteliais do rim de um macaco verde africano) e HEK293T (pilhas embrionárias humanas do rim) que expressa ectopically o receptor ACE2.

Igualmente determinaram se os caminhos específicos e os produtos do gene identificados nestas telas poderiam ser visados com inibidores disponíveis no comércio para parar a infecção com coronaviruses humanos. Muitos genes envolvidos no regulamento do ciclo de pilha foram testados, e as cópias virais do genoma foram determinadas nas pilhas tratadas com o cada um composto.

Finalmente, os pesquisadores igualmente executaram uma análise comparativa detalhada de todas as telas SARS-CoV-2 genoma-largas publicadas até agora em um esforço para identificar alvos salientes e para informar uma revelação mais adicional da droga.

Antivirais que visam factores reconhecidos do anfitrião

Curto, nas telas genoma-largas de CRISPR em Vero E6 e nas pilhas HEK293T-hACE2 identificaram os factores específicos do anfitrião exigidos para a infecção com coronaviruses humanos. Um subconjunto dos candidatos do gene que promovem a réplica viral foi validado igualmente.

Além disso, as drogas que visam factores selecionados do anfitrião indicaram in vitro a eficácia contra SARS-CoV-2, que incluiu vários inibidores do ciclo de pilha, um inibidor do endocytosis e um inibidor Tanque-obrigatório da quinase 1. Estas drogas podiam ser repurposed para o tratamento de COVID-19 em um futuro próximo.

Os factores do anfitrião envolvidos no regulamento do ciclo de pilha foram enriquecidos nas telas que foram levadas a cabo neste estudo, como eram alguns outros componentes-chave do caminho programado da deterioração do RNA de mensageiro. De acordo com os resultados obtidos, as diferenças pilha-tipo-específicas no uso dos lisosomas para a saída humana do coronavirus foram sugeridas igualmente.

Para a compreensão das interacções chaves

“Nossos estudos substanciam e expandem o corpo crescente da literatura centrado sobre interacções humanas chaves compreensivas da pilha do coronavirus-anfitrião”, dizem os autores deste papel do bioRxiv.

“A redundância razoavelmente limitada nos factores proviral identificados através de nosso estudo e de outros estudos publicados que usam CRISPR genoma-largo selecciona destaques o espaço extensivo destas interacções e sugere que ainda mais factores do anfitrião permaneçam ser descobertos”, eles adiciona.

Em todo caso, as diferenças em tipos da pilha e em condições variáveis da infecção influenciam indiscutivelmente os resultados das telas; daqui, esta podia ser uma maneira de obter introspecções novas em mecanismos subtis e em características da réplica SARS-CoV-2.

Conseqüentemente, os estudos moleculars meticulosos que testam as hipóteses aparentadas a esta (e a provir das telas da genoma-escala CRISPR dos kindred) representam um passo seguinte giratório. O trabalho adicional é igualmente necessário determinar o mecanismo da acção de compostos novos antes que possam ser usados no ambiente clínico.

Sumário dos genes encontrados neste e outros estudos e seus papéis potenciais no ciclo de vida SARS-CoV-2. Os factores do anfitrião identificados em telas de CRISPR são apresentados junto à fase putativo da réplica viral onde funcionam. Os genes cor-são codificados basearam em sua identificação em nossos e outros estudos publicados, como indicado na legenda. Os factores do anfitrião de HCoV da bandeja do candidato são indicados com os asteriscos vermelhos. Os replicates do vírus com uma série de etapas moleculars bem definidas. 1-2) Após o virion que liga a ACE2, SARS-CoV-2 pode fundir na membrana de plasma ou depois do endocytosis. Os proteoglycans do sulfato de Heparan aumentam o acessório viral às pilhas assim que os factores do anfitrião envolvidos na biosíntese do sulfato do heparan (B3GAT3, EXT1, EXTL3, SLC35B2) e no glycosylation (A4GALT, ALG5, ALG9) podem jogar um papel na entrada viral. As proteínas de IFITM são propor promover a fusão na superfície da pilha mas inibir a fusão nos endosomes. Hospede os factores envolvidos no endocytosis (C18orf8, CCZ1, CCZ1B, CLTC, EPN1, WDR81, WDR91), transporte vesicular (DNM2, PIK3C3, RAB7A, TMEM106B, SNX27, VAC14, VPS35), e a fusão amphisome da maturação/lisosoma (ATP6VIE1, ATPCV1G1, ATP6V1A, CTSL, GDI2, TMEM41B) facilita provavelmente o virion que uncoating. 3) O genoma do RNA do positivo-sentido é traduzido então para produzir os polyproteins nonstructural que são co-translationally fendidos para formar os nsps maduros. Determinados factores do anfitrião como RNH1 e DAZ3 podem servir para proteger o genoma viral da degradação por enzimas do anfitrião. 4) Os nsps formam o replicase viral que monta nas membranas organellar para formar respectivamente os complexos da réplica e da transcrição (RTC) onde os genomas da descendência e transcritos estruturais/acessórios da proteína são produzidos. os componentes EDC4 e XRN1 do P-corpo, identificados neste estudo, podem jogar um papel na estabilidade do RNA ou no conjunto viral de manutenção do RTC. 5) As proteínas estruturais e acessórias são traduzidas, e inserção estrutural das proteínas na membrana do ER. SLC39A1 ER-localizado pode jogar um papel neste processo. 6) O botão de Nucleocapsids no ERGIC, ajudado potencial pelo anfitrião fatora ERGIC3, SEC63, SLC33A1, e SCAP. 7) Os virions da descendência formam enquanto atravessam com o Golgi e as proteínas estruturais são glycosylated. 8) Saída de Virions a pilha com o exocytosis típico (DNM2, EXOC2, EXT1, EXTL3, MYH13, SNX27, VPS35) ou a saída lysosomal nonclassical (GNPTAB, GNPTG, NAGPA, NPC1, TMEM106B, PIP4P1). Os factores numerosos do anfitrião com papéis directos menos óbvios em promover etapas no ciclo de vida viral foram identificados igualmente em telas de CRISPR. Por exemplo, os factores numerosos que regulam o ciclo de pilha (BAX, CDK4, CDKN1A, DYRK1A, HRK, MPLKIP, PTCH1, STRADA, TP53) foram identificados em nossas telas no AGM e em pilhas humanas. Além disso, os factores nuclear-localizados múltiplo do anfitrião que incluem reguladores transcricionais diversos e dois componentes do complexo do integrador (INTS6, INTS12) foram identificados. Total, o grande número de factores diversos do anfitrião que promovem a réplica SARS-CoV-2 ilustra a exploração em grande escala dos processos celulares exigidos para a propagação viral bem sucedida. Adaptado do molde de BioRender intitulou o ciclo de vida de Coronavirus gerou pelo laboratório de Britt Glaunsinger.
O sumário dos genes encontrou neste e outros estudos e seus papéis potenciais no ciclo de vida SARS-CoV-2. Os factores do anfitrião identificados em telas de CRISPR são apresentados junto à fase putativo da réplica viral onde funcionam. Os genes cor-são codificados basearam em sua identificação em nossos e outros estudos publicados, como indicado na legenda. Os factores do anfitrião de HCoV da bandeja do candidato são indicados com os asteriscos vermelhos. Os replicates do vírus com uma série de etapas moleculars bem definidas. 1-2) Após o virion que liga a ACE2, SARS-CoV-2 pode fundir na membrana de plasma ou depois do endocytosis. Os proteoglycans do sulfato de Heparan aumentam o acessório viral às pilhas assim que os factores do anfitrião envolvidos na biosíntese do sulfato do heparan (B3GAT3, EXT1, EXTL3, SLC35B2) e no glycosylation (A4GALT, ALG5, ALG9) podem jogar um papel na entrada viral. As proteínas de IFITM são propor promover a fusão na superfície da pilha mas inibir a fusão nos endosomes. Hospede os factores envolvidos no endocytosis (C18orf8, CCZ1, CCZ1B, CLTC, EPN1, WDR81, WDR91), transporte vesicular (DNM2, PIK3C3, RAB7A, TMEM106B, SNX27, VAC14, VPS35), e a fusão amphisome da maturação/lisosoma (ATP6VIE1, ATPCV1G1, ATP6V1A, CTSL, GDI2, TMEM41B) facilita provavelmente o virion que uncoating. 3) O genoma do RNA do positivo-sentido é traduzido então para produzir os polyproteins nonstructural que são co-translationally fendidos para formar os nsps maduros. Determinados factores do anfitrião como RNH1 e DAZ3 podem servir para proteger o genoma viral da degradação por enzimas do anfitrião. 4) Os nsps formam o replicase viral que monta nas membranas organellar para formar respectivamente os complexos da réplica e da transcrição (RTC) onde os genomas da descendência e transcritos estruturais/acessórios da proteína são produzidos. os componentes EDC4 e XRN1 do P-corpo, identificados neste estudo, podem jogar um papel na estabilidade do RNA ou no conjunto viral de manutenção do RTC. 5) As proteínas estruturais e acessórias são traduzidas, e inserção estrutural das proteínas na membrana do ER. SLC39A1 ER-localizado pode jogar um papel neste processo. 6) O botão de Nucleocapsids no ERGIC, ajudado potencial pelo anfitrião fatora ERGIC3, SEC63, SLC33A1, e SCAP. 7) Os virions da descendência formam enquanto atravessam com o Golgi e as proteínas estruturais são glycosylated. 8) Saída de Virions a pilha com o exocytosis típico (DNM2, EXOC2, EXT1, EXTL3, MYH13, SNX27, VPS35) ou a saída lysosomal nonclassical (GNPTAB, GNPTG, NAGPA, NPC1, TMEM106B, PIP4P1). Os factores numerosos do anfitrião com papéis directos menos óbvios em promover etapas no ciclo de vida viral foram identificados igualmente em telas de CRISPR. Por exemplo, os factores numerosos que regulam o ciclo de pilha (BAX, CDK4, CDKN1A, DYRK1A, HRK, MPLKIP, PTCH1, STRADA, TP53) foram identificados em nossas telas no AGM e em pilhas humanas. Além disso, os factores nuclear-localizados múltiplo do anfitrião que incluem reguladores transcricionais diversos e dois componentes do complexo do integrador (INTS6, INTS12) foram identificados. Total, o grande número de factores diversos do anfitrião que promovem a réplica SARS-CoV-2 ilustra a exploração em grande escala dos processos celulares exigidos para a propagação viral bem sucedida. Adaptado do molde de BioRender intitulou o ciclo de vida de Coronavirus gerou pelo laboratório de Britt Glaunsinger.

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:
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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