در مطالعه اخیر منتشر شده در مجله پاتوژن های PLoSمحققان در ایالات متحده سیتیدین/اوریدین مونوفسفات کیناز-2 (CMPK-2) را به عنوان یک عامل محدود کننده میزبان، به ویژه برای فلاوی ویروس ها، که با مهار ترجمه اسید ریبونوکلئیک ویروسی (RNA) فعالیت ضد ویروسی اعمال می کند، توصیف کردند.
مطالعه: CMPK2 تکثیر ویروس زیکا را با مهار ترجمه ویروسی محدود می کند. اعتبار تصویر: felipe caparros / Shutterstock
زمینه
فلاوی ویروس‌ها ارگانیسم‌های ویروسی منتقله از بندپایان هستند که همچنان تهدیدی برای سلامتی در سطح جهان هستند، بدون اینکه سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) داروی درمانی ضد ویروسی درمانی برای عفونت‌های فلاوی ویروسی مجاز کرده باشد. بنابراین، نیاز فوری برای شناسایی عوامل تعامل ویروس-میزبان وجود دارد که می‌توانند برای تولید ضد ویروس‌ها و واکسن‌های جدید علیه فلاوی ویروس‌ها مورد هدف قرار گیرند.
به عنوان بخشی از دفاع اولیه ایمنی در برابر پاتوژن های عفونی، اینترفرون های نوع I (IFN-I) در پاسخ به میکروب ها در بدن انسان تولید می شوند. CMPK-2 یک ژن تحریک شده با IFN نوع I (ISG) با خواص ضد ویروسی است. با این حال، مکانیسم‌های بیولوژیکی زیربنای مهار فعالیت ویروسی توسط CMPK-2 کاملاً درک نشده‌اند و تحقیقات بیشتر را ایجاب می‌کنند.
در مورد مطالعه
در مطالعه حاضر، محققان CMPK-2 را به عنوان یک مهارکننده بالقوه فلاوی ویروس مورد بررسی قرار دادند که می تواند برای توسعه ضد ویروس های جدید علیه فلاوی ویروس ها مورد هدف قرار گیرد.
این تیم به بررسی عملکرد ضد ویروسی CMPK-2 علیه ویروس زیکا (ZIKV) و دیگر فلاوی ویروس‌های مهم پزشکی پرداختند. وسعت فعالیت ضد ویروسی CMPK2 بعداً در برابر ویروس‌های متعلق به خانواده‌های ویروسی Coronaviridae، Flaviviridae، Herpesviridae، Paramyxoviridae و Orthomyxoviridae مورد بررسی قرار گرفت.
برای تجزیه و تحلیل، CMPK-2 بیش از حد بیان شد و با استفاده از سلول های فیبروبلاست پوست ختنه گاه انسان (HFF) تکرارهای کوتاه پالیندرومیک کوتاه (CRISPR)/CRISPR مرتبط با پروتئین-9 (Cas9) با واسطه انجام شد. CMPK-2 در سلول های Vero E6 القایی با داکسی سایکلین بیان شد، و سختی سیستم القایی با داکسی سایکلین بر اساس سطوح RNA CMPK-2، با استفاده از واکنش زنجیره ای پلیمراز رونویسی معکوس کمی (qRT-PCR) اندازه گیری شد.
دامنه S-adenosyl متیونین رادیکال تحریک شده با IFN حاوی 2 (RSAD-2) یا ژن ویپرین به عنوان کنترل برای آزمایش ها استفاده شد. بیان CMPK-2 و محلی سازی زیر سلولی آن به ترتیب با تجزیه و تحلیل immunoblot و میکروسکوپ کانفوکال تأیید شد. علاوه بر این، آنالیز ایمونوفلورسانس و فلوسیتومتری انجام شد.
تیترهای ویروسی با استفاده از سنجش پلاک تعیین شد. این تیم بررسی کردند که آیا محلی سازی CMPK-2 در میتوکندری برای فعالیت ضد ویروسی حیاتی است یا خیر، برای این کار آنها یک جهش حذف توالی محلی سازی میتوکندری CMPK-2 (ΔMLS) تولید کردند و سلول های 293T را با وکتورهایی که جهش یافته را بیان می کنند، ترانسفکت کردند. علاوه بر این، دامنه MLS مورد نیاز برای فعالیت ضد ویروسی مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج
افزایش قابل توجهی در سطوح RNA CMPK-2 در سلول‌های Vero تحت درمان با IFN-I و داکسی‌سایکلین و بیانگر CMPK-2 مشاهده شد، و افزایش قابل‌توجهی در RNA ویپرین پس از افزودن IFN-I مشاهده شد. CMPK-2 رنگ‌آمیزی کمتری برای پروتئین پوششی ویروس زیکا نسبت به سلول‌های Vero غیر بیانگر CMPK-2 نشان داد. یافته‌ها نشان داد که CMPK-2 تکثیر ویروس زیکا را با ترجمه RNA ویروسی به‌ویژه مهار می‌کند.
از دست دادن بیان ژن CMPK-2 ناشی از اینترفرون I در بین سلول های CMPK-2-KO HFF و بیان پروتئین با وسترن بلات تأیید شد، که نشان می دهد CMPK-2 القا شده با اینترفرون I سهم قابل توجهی در پاسخ های ضد ویروسی علیه ویروس زیکا علاوه بر این، القای CMPK-2 به طور قابل توجهی تکثیر سایر فلاوی ویروس‌ها مانند ویروس دنگی سروتیپ 2 (DENV-2)، ویروس تب زرد سویه 17D (YFV17D) و ویروس کونجین (یک زیرگروه از ویروس نیل غربی) را کاهش داد.
با این حال، هیچ یک از کروناویروس‌ها، سندرم حاد تنفسی ویروس کرونا 2 (SARS-CoV-2)، SARS-CoV-2 بیانگر mNeonGreen (SARS-CoV-2-mNG)، یا ویروس برونشیت عفونی پرندگان (IBV) توسط CMPK مهار نشدند. -2. علاوه بر این، CMPK-2 در برابر ویروس آنفولانزای A (IAV)، ویروس استوماتیت تاولی (VSV)، ویروس هرپس سیمپلکس نوع 1 (HSV-1) و ویروس بیماری نیوکاسل (NDV) محافظت نکرد.
CMPK-2 برای فعالیت ضد ویروسی به MLS نیاز داشت اما به دامنه کیناز C ترمینال نیاز نداشت. بنابراین، دامنه N ترمینال CMPK-2 (NTD) برای محدود کردن ترجمه RNA ویروسی کافی بود. انتقال NTD CMPK-2 توسط MLS به میتوکندری سلولی فعالیت ضد ویروسی CMPK-2 را تسهیل می کند. هفت باقی مانده سیستئین حفظ شده در NTD شناسایی شد که برای فعالیت ضد ویروسی CMPK-2 حیاتی بود.
نیاز به CMPK-2 برای فعال کردن محدودیت های تنظیم شده با IFN-I در تکثیر ZIKV می تواند تا حدی به دلیل ارتباط عملکردی بین CMPK-2 و RSAD-2 باشد زیرا دامنه کیناز CMPK-2، بستر سیتیدین تری فسفات (CTP) را برای RSAD فراهم می کند. -2.
بنابراین، در غیاب CMPK-2، وایپرین ممکن است نتواند بر تکثیر ویروس زیکا به دلیل سطوح زیر بهینه بستر CTP برای تولید didehydro-CTP (ddh-CTP) در مقادیر کافی تأثیر بگذارد. بنابراین، از دست دادن فعالیت CMPK-2 ممکن است عملکرد ضد ویروسی دو جزء را کاهش دهد که می تواند بر تکثیر فلاوی ویروس ها تأثیر بگذارد.
به طور کلی، یافته‌های مطالعه نشان داد که ژن CMPK-2 که پروتئین سیتیدیلات مونوفسفات کیناز 2 تحریک‌شده با IFN را کد می‌کند، با توجه به عرض وسیع پاسخ‌های ضد ویروسی علیه فلاوی ویروس‌ها، ممکن است یک مهارکننده پان فلاوی ویروس باشد. توسعه درمان های ضد ویروسی جدید بر اساس عملکردهای ISG به جای هدف قرار دادن پروتئین های ویروسی می تواند ظهور مقاومت دارویی ضد ویروسی را به حداقل برساند و طیف گسترده فعالیت ضد ویروسی می تواند آمادگی جهانی را برای همه گیری های ویروسی آینده بهبود بخشد.