در مقاله اخیر منتشر شده در ژنتیک طبیعتمحققان نشان دادند که مجتمع‌های بازسازی کروماتین SWItch/Sucrose Non-Fermentable SWItch/SNF (mSWI/SNF) پستانداران یک کلاس بالقوه از هدف درمانی کروناویروس ۲ (SARS-CoV-2) با اثر گسترده میزبان نشان می‌دهند.
زمینه
کروماتین یک شبکه اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) و پروتئین (ها) است که خود را در کروموزوم ها سازماندهی می کند. مربوط به SWI/SNF، مرتبط با ماتریس، تنظیم کننده وابسته به اکتین کروماتین، زیرخانواده A، ژن عضو 4 و 2 (SMARCA4/2) دستور ساخت زیر واحدی از گروهی از خانواده پیچیده SWI/SNF را می دهد که بازسازی کروماتین را تنظیم می کند.
نام دیگر ژن SMARCA4 ژن-1 مربوط به برهما (BRG1) و ژن SMARCA2 برهما (BRM) است. در حالی که اولی در سرطان آدنوزین تری فسفات-از (ATPase) بازسازی کننده کروماتین بسیار جهش یافته است، دومی یک پروتئین سرکوبگر تومور است.
زمینه
در میان ظهور مداوم گونه‌های جدید SARS-CoV-2 با پتانسیل فرار سیستم ایمنی، نیاز فوری به استراتژی‌های ضد ویروسی پیشگیرانه و درمانی جدید علیه کروناویروس‌های فعلی و هنوز ظهور نشده (CoVs) وجود دارد. با این حال، نیاز به درک عمیق از تعاملات ویروس – میزبان در سطح مولکولی و سلولی دارد.
در میان داروهای مجاز فعلی بیماری کروناویروس با اثر مستقیم 2019 (COVID-19)، paxlovid پروتئاز اصلی SARS-CoV-2 را هدف قرار می دهد، در حالی که رمدسیویر و مولنوپیراویر پلیمرازهای آن را هدف قرار می دهند. همانطور که SARS-CoV-2 مقاومت در برابر این داروها ایجاد می کند، کلاس های دارویی جدید با اثربخشی بیشتر و فعالیت ضد ویروسی گسترده تر نیاز روز است.
در این راستا، درمان های هدایت شده میزبان گزینه ای جذاب و قابل اجرا است. چنین داروهایی به طور بالقوه مقاوم‌تر به دارو هستند، فعالیت بسیار گسترده‌تری در تمام کوویدها دارند و احتمال هم افزایی با سایر داروهای ضد SARS-CoV-2 با اثر مستقیم را افزایش می‌دهند.
هفت کووید شامل SARS، SARS-CoV1، SARS-CoV-2 و HCoV-NL63، از آنزیم تبدیل کننده آنژیوتانسین میزبان 2 (ACE2) به عنوان گیرنده ای برای اتصال گلیکوپروتئین اسپایک (S) خود استفاده می کنند، فرآیندی که در آن چندین پروتئاز، به عنوان مثال، پروتئاز گذرنده سرین 2 (TMPRSS2) واسطه پردازش پروتئولیتیک است. سپس، ویروس وارد سلول میزبان می شود و اسید ریبونوکلئیک (RNA) خود را در سیتوپلاسم آزاد می کند تا عفونت را از طریق مجموعه کمپلکس های رونویسی برای جوانه زدن بیشتر ایجاد کند.
فناوری پروتئین 9 (Cas9) مرتبط با پروتئین 9 (Cas9) به طور منظم بین فاصله‌ای منظم (CRISPR) به دانشمندان کمک کرده است تا زیر واحدهای ژن میزبان ضروری برای عفونت بسیار بیماری‌زای CoV را شناسایی کنند.
یکی از این زیرواحدها کمپلکس‌های mSWI/SNF یا فاکتور مرتبط با BRG1 (BAF) است که در بین یوکاریوت‌ها به شدت حفظ شده‌اند. آنها سه زیرمجموعه تشکیل می دهند، BAF متعارف (cBAF)، BAF غیر متعارف (ncBAF) و BAF مرتبط با پلی بروم (PBAF). همه آنها دارای ترکیب زیر واحد منحصر به فرد، عملکردهای اتصال نوکلئوزوم، برهمکنش ها و خواص محلی سازی ژنومی هستند.
بیش از 20 درصد از سرطان های انسانی دارای جهش در کمپلکس های mSWI/SNF هستند. بنابراین، بسیاری از داروهای مهارکننده مجتمع‌های خانواده mSWI/SNF در آزمایش‌های بالینی در بسیاری از نشانه‌های مرتبط با سرطان تحت ارزیابی هستند. با این حال، کمبود داده در مورد چگونگی میانجیگری کمپلکس‌های mSWI/SNF در عفونت SARS-CoV-2 وجود دارد.
در مورد مطالعه
در مطالعه حاضر، محققان از خطوط سلولی از سه نوع سلول اولیه انسانی، HEK 293T، Vero E6 و Huh7.5 استفاده کردند تا نشان دهند چگونه کمپلکس‌های عملکردی mSWI/SNF در طول عفونت SARS-CoV-2 دخالت می‌کنند. آنها از صفحه نمایش CRISPR–Cas9 در سلول های Vero E6 استفاده کردند تا بفهمند کدام یک از سه کمپلکس mSWI/SNF، PBAF، cBAF، و ncBAF، عفونت SARS-CoV-2 را تنظیم می کند. در مرحله بعد، تیم این سلول ها را با کلون های عفونی SARS-CoV-2 که mNeonGreen، یک گزارشگر فلورسنت را بیان می کند، به چالش کشید تا سلول های آلوده را با استفاده از میکروسکوپ اندازه گیری کند.
نتایج
بررسی‌های مطالعه نشان داد که عملکرد کاتالیزوری مجموعه mSWI/SNF برای افزایش دسترسی به DNA در جایگاه ACE2 و ارتقای حساسیت SARS-CoV-2 ضروری است. به طور خاص، فاکتور رونویسی فاکتور هسته ای هپاتوسیت 1α (HNF1α) کمپلکس های cBAF را به جایگاه ACE2 متصل می کند و هدایت می کند. از آنجایی که این مکانیسم در تمام انواع سلول های انسانی آزمایش شده حفظ می شود، به عنوان یک هدف درمانی برای داروهایی ظاهر می شود که زیرواحدهای SMARCA4/2 مجتمع های mSWI/SNF را تخریب یا مهار می کنند.
اگرچه بیان ژن ACE2 عامل تعیین کننده پاتوژنز SARS-CoV-2 است، تنظیم دینامیکی آن در سطح مولکولی به طور کامل درک نشده است، به ویژه تأثیر فرسایش گذرا ACE2 در حیوانات بالغ. صفحه نمایش مورد استفاده در این مطالعه به محققان کمک کرد تا SMARCA4 را به عنوان دومین مورد پس از ACE2 در سلول های A549 و Huh7.5 شناسایی کنند. دو صفحه دیگر که فقط از سلول های Huh7.5 استفاده می کردند، ACE2 را به عنوان یک ضربه آماری معنی دار تشخیص ندادند. به عنوان مثال، ACE2 171 ژن از 19364 ژن را در صفحه نمایشی که در دمای 33 درجه سانتی گراد با سلول های Huh7.5 انجام شد، رتبه بندی کرد.
نتیجه گیری
نویسندگان از مطالعات بیوشیمیایی و ساختاری دقیق تر برای تعریف ماهیت فعل و انفعالات پیچیده فاکتور رونویسی HNF1A/B-BAF حمایت کردند زیرا آنها تفاوت های عملکردی قابل توجهی را بین موش و انسان نشان می دهند.
مهمتر از آن، آنها مزایای بالقوه هدف قرار دادن موقت مجتمع‌های mSWI/SNF و امکان‌سنجی این رویکرد را نشان دادند. برای مثال، مهارکننده‌های SMARCA4 می‌توانند ویروس‌های مختلفی را که از ACE2 استفاده می‌کنند، مانند SARS-CoV-2، مهار کنند. همچنین، نویسندگان پیش‌بینی کردند که داروهای تعدیل‌کننده ایمنی هدایت‌شده توسط میزبان به طور هم‌افزایی با CoVها، از جمله ساربکو ویروس‌ها و سویه‌های CoV مقاوم به رمدسیویر، مقابله می‌کنند.
با این وجود، آنتاگونیست‌های دارویی مولکولی کوچک فعالیت mSWI/SNF ATPase با واسطه SMARCA4 می‌توانند به مبارزه با اکثر کوویدها با پتانسیل همه‌گیری کمک کنند.