در مطالعه اخیر منتشر شده در مجله مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژیمحققان عواقب عفونت با کروناویروس‌های سندرم حاد تنفسی (SARS-CoVs) را بر روی پاسخ آسیب DNA میزبان (DDR) بررسی کردند.
زمینه
ویروس ها به دلیل اندازه کوچک ژنومی که دارند از ماشین سلول میزبان برای تکثیر استفاده می کنند. به این ترتیب، ویروس ها چندین مسیر سلولی، از جمله DDR را دستکاری می کنند. DDR مسیرهای سیگنال دهی متعددی را در بر می گیرد که از یکپارچگی ژنوم در برابر عوامل مخرب DNA اگزوژن و درون زا محافظت می کند. پروتئین‌های ویروسی می‌توانند مستقیماً با مسیرهای DDR که بر قابلیت‌های ترمیم سلولی تأثیر می‌گذارند، تعامل داشته باشند. این فعل و انفعالات منجر به بی ثباتی ژنوم می شود که اغلب با پاتوژنز ویروسی همراه است.
یک مطالعه نشان داد که واردات پروتئین های متصل شونده به RNA به هسته در طول عفونت SARS-CoV-2 کاهش یافته است. ویروس ها همچنین چرخه سلولی را برای تکثیر خود دستکاری می کنند و بر روی تکثیر DNA میزبان و نقاط بازرسی ترمیم تأثیر می گذارند. در حالی که دستکاری DDR توسط ویروس های RNA برای پاتوژنز آنها حیاتی است، مکانیسم های اساسی مورد مطالعه قرار نگرفته اند. در بررسی حاضر، محققان تعاملات SARS-CoV-1 و SARS-CoV-2 با پروتئین ها/مسیرهای DDR را بررسی کردند.
تعاملات پروتئین SARS-CoV-1 با پروتئین های میزبان
در یک مطالعه، محققان برهمکنش‌های بین پروتئین غیر ساختاری (nsp) 13 SARS-CoV-1 و پلیمراز δ میزبان را شناسایی کردند که نقش مهمی در همانندسازی ژنوم ایفا می‌کند. آنها برهمکنش بین زیرواحد p125 پلیمراز و nsp13 را نشان دادند. nsp13 بخشی از مجموعه تکثیر و رونویسی ویروسی را تشکیل می دهد که برای تکثیر ویروسی مهم است.
تعامل بین این پروتئین ها منجر به توقف فاز S می شود. پیشنهاد شده است که برهمکنش پلیمراز δ-nsp13 می تواند باعث جابجایی جزئی پلیمراز به سیتوپلاسم شود، که منجر به تولید کند رشته عقب مانده، در نتیجه منجر به شکستگی های تک رشته ای (SSBs) و در نهایت، توقف تکثیر شود.
این رویدادها منجر به استخدام آتاکسی تلانژکتازی و مربوط به Rad3 (ATR) برای تثبیت چنگال‌های تکرار متوقف شده می‌شود. این مکانیسم می تواند برای nsp13 SARS-CoV-2، با توجه به شباهت 100 درصدی توالی بین پروتئین های nsp13 دو SARS-CoV قابل استفاده باشد. علاوه بر این، یک مطالعه اخیر اختلال ATR را در سلول‌های Vero E6 آلوده به SARS-CoV-2 گزارش کرده است. مشخص شد که SARS-CoV-1 nsp3 با پروتئین انگشت حلقه و دامنه انگشت روی CHY حاوی 1 (RCHY1) پروتئین انسان تعامل دارد.
محققان افزایش تخریب ناشی از RCHY1 در سرکوبگر تومور p53 را مشاهده کردند. تخریب هدفمند p53 می تواند تکثیر ویروسی را افزایش دهد زیرا p53 به عنوان یک عامل ضد ویروسی عمل می کند که پاسخ ایمنی را تقویت می کند و تکثیر ویروسی را کاهش می دهد. فعل و انفعالات بین پروتئین غشای ویروسی (M) و کیناز 1 وابسته به فسفوئینوزیتید (PDPK1) کشف شد، اگرچه پیامدهای سلولی این تعامل نامشخص است.
تعامل بین SARS-CoV-2 و پروتئین میزبان
پروتئین پوششی SARS-CoV-2 (E) با پروتئین های برومومین (BRDs) تعامل داشت. BRD ها در طول تعمیر شکستگی های دو رشته ای (DSB) به کار گرفته می شوند. علاوه بر تعامل بین BRDs و پروتئین E، یک گزارش نشان داد که پروتئین اسپایک ویروسی بیان BRD4 را افزایش می‌دهد که پیری را تنظیم می‌کند. در نتیجه، افزایش آسیب DNA و پیری سلولی در سلول‌های آلوده مشاهده شد. هنگامی که سلول ها با مهارکننده BRD4 تیمار شدند، فنوتیپ پیر معکوس شد.
تعاملات ORF8 ویروسی با میزبان DNA متیل ترانسفراز 1 (DNMT1) شناسایی شد. مطالعات با ویروس هپاتیت C (HCV) نشان داد که این ویروس از DNMT1 و DNMT3B برای تکثیر سوء استفاده می کند، زیرا تکثیر زیر ژنومی HCV با کاهش هر یک از متیل ترانسفرازها مهار می شود. بنابراین، نویسندگان معتقدند که تعاملات SARS-CoV-2 ORF8- میزبان DNMT1 می تواند بر فرآیندهای ترمیم DNA میزبان تأثیر بگذارد. با این حال، برای بررسی اینکه آیا مهارکننده‌های DNMT1 بر بیماری‌زایی SARS-CoV-2 تأثیر می‌گذارند، تحقیقات بیشتری لازم است.
SARS-CoV-2 nsp1 کلیدی برای تنظیم تکثیر ویروس است و با کاهش مسیرهای ضد ویروسی میزبان، عفونت‌زایی را افزایش می‌دهد. نشان داده شده است که nsp1 با تمام زیرواحدهای DNA پلیمراز α تعامل دارد. از آنجایی که پلیمراز برای شروع تکثیر DNA و اتصال انتهایی غیر همولوگ (NHEJ) ضروری است، نویسندگان پیشنهاد کردند که برهمکنش‌های nsp1- پلیمراز α ممکن است باعث استرس همانندسازی و نقص در NHEJ شود.
یک مطالعه تعاملات بین هیستون داستیلاز 2 (HDAC2) و nsp5 ویروسی را شناسایی کرد. پیش بینی شده است که nsp5 محل برش بین توالی محلی سازی هسته ای HDAC2 و حوزه کاتالیزوری را پردازش می کند. بنابراین، پیشنهاد شده است که تعامل nsp5-HDAC2 ممکن است از محلی سازی هسته ای دی استیلاز و فعال شدن متعاقب آن مسیر پاسخ اینترفرون جلوگیری کند.
نتیجه گیری
گزارش شده است که چندین پروتئین SARS-CoV-2 با پروتئین‌های میزبان مختلف مرتبط با DDR تعامل دارند و می‌توانند بر مشارکت آنها در ترمیم آسیب DNA تأثیر منفی بگذارند. نویسندگان برهمکنش‌های پروتئین‌های SARS-CoVs با DDR را بررسی کردند و برخی از اثرات احتمالی ترمیم DNA و پایداری ژنوم را پیشنهاد کردند.
نتایج دلگرم کننده ای با داروهایی که DDR را برای فعالیت ضد ویروسی هدف قرار می دهند مشاهده شد. برزوسریب، یک مهارکننده کیناز ATR، فعالیت بالقوه ضد SARS-CoV-2 را در رده های سلولی مختلف نشان می دهد، علاوه بر آن از تکثیر SARS-CoV-1 جلوگیری می کند. بیشتر فعل و انفعالات پروتئین DDR و SARS-CoV-2 از طریق روش‌های سیلیکونی یا پرتوان کشف شد. بنابراین، مطالعات آینده باید به طور تجربی استفاده بالقوه از این پروتئین‌های DDR را به عنوان اهداف دارویی تأیید کند.