Эпитранскриптомные модификации в развитии персистенции SARS-COV-2 у пациентов, перенесших COVID-19: участие N6-аденозин-метилтрансфераз клеток хозяина

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-25-10102

НазваниеЭпитранскриптомные модификации в развитии персистенции SARS-COV-2 у пациентов, перенесших COVID-19: участие N6-аденозин-метилтрансфераз клеток хозяина

Руководитель Балан Ольга Викторовна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Карельский научный центр Российской академии наук" , Республика Карелия

Конкурс №76 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс)

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-108 - Иммунология

Ключевые слова эпитранскриптомные модификации, 6N-аденозилметионинтрансферазы, вирусные инфекции, SARS-CoV-2, моноциты

Код ГРНТИ76.03.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В связи с распространением новой коронавирусной инфекции, вызванной SARS-CoV2, все большую актуальность приобретают исследования биологии вируса и его взаимодействий с организмом хозяина, а также возможности его персистенции в латентной форме. Установление латентности – достаточно сложно регулируемый процесс, который позволяет вирусам временно принимать альтернативное состояние, в течение которого литические вирусные гены остаются транскрипционно неактивными в результате их связывания с эпигенетическими маркерами. Механизмы инициации и поддержания персистенции вирусов, в том числе РНК-содержащих, in vivo разнообразны и во многом зависят от вида патогена. Так, для ряда вирусных заболеваний человека (ВИЧ, вирус гриппа А, RSV, HMPV, SV40 и др.) показана роль эпигенетических факторов и механизмов не только в этиологии и патогенезе заболевания, но и в установлении и поддержании вирусной персистенции. В соответствии с крайне немногочисленными данными, представленными в литературе, а также основываясь на собственных данных, частицы РНК вируса SARS-CoV-2, обнаруживаются в лейкоцитах периферической крови людей, перенесших COVID-19. Однако механизм персистенции SARS-CoV2 не установлен. В предлагаемом исследовании планируется на отдельных субпопуляциях моноцитов (классических, переходных и неклассических), полученных в ходе сортинга из периферической крови пациентов, перенесших COVID-19 и привлеченных к исследованию на разных сроках после выздоровления, количественно оценить содержание копий вируса SARS-CoV, а также выявить роль N6-метиладенозинтраснфераз и ключевых адаптерных белков (WTAP, VIRMA, HAKAI) хозяина в формировании и поддержании латентного состояния вируса SARS-CoV-2 у пациентов, перенесших Covid-19. Понимание этих механизмов является важнейшей и актуальной задачей современной медицины не только для выявления потенциальных мишеней, которые будут использованы для разработки эффектной таргетной терапии этих инфекций, но и с точки зрения установления причин развития патологических состояний, обусловленных хроническим воспалением, вызванным персистенцией вируса.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Панченко С.И., Балан О.В., Тихонович Э.Л. Анализ экспрессии генов аутофагии в лейкоцитах периферической крови пациентов после COVID-19 Издательство «Перо», Москва, сб. тезисов докладов VI Международной конференции ПОСТГЕНОМ'2024. Под редакцией Говоруна В.М., Габибова А.Г. 2024 г. С. 212. (год публикации - 2024)

2. Балан О.В., Канцерова Н.П., Тихонович Э.Л. Персистенция нуклеотидных последовательностей неструктурных белков SARS-CoV-2 в циркулирующих моноцитах спустя 12 месяцев после COVID-19. Электронное издание, Сб.тезисов Международного конгресса VII съезд Вавиловского общества генетиков и селекционеров, посвященный 300-летию Российской науки и высшей школы. 2024 г. С. 464 (год публикации - 2024)

3. Балан О.В., Панова Э.В., Кирьянова К.А, Таева У.Е., Тихонович Э.Л., Шошина Е.А. Эпитранскриптомные модификации в развитии вирусной персистенции АО "Сайенс Медиа Проджектс", Сборник трудов XI Международной научно-практической конференции "Молекулярная диагностика", Москва, 2023. С. 472-473 (год публикации - 2023)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Длительное сохранение вируса SARS-CoV-2 в организме хозяина после перенесенной коронавирусной инфекции не вызывает сомнений. Полученные нами результаты цифровой капельной ПЦР подтверждают присутствие вирусных частиц спустя 18 мес после инфицирования. Более того, циркулирующие моноциты крови, вероятно, выступают в качестве ключевых резервуаров для сохранения вирусной РНК. Проведенное исследование подчеркивает важность N6-метиладенозинтраснферазы METTL3 в этом процессе. Высокий уровень экспрессии гена, кодирующего этот фермент, в моноцитах периферической крови наблюдался на протяжении полутора лет после выздоровления пациентов. Применение метода РНК иммунопреципитации позволило выявить взаимодействие SARS-CoV-2 нуклеотидных последовательностей с METTL3, что по всей видимости и объясняет высокие уровни m6A модификации вирусной РНК в моноцитах. Анализируя изменение статуса метилирования вирусной РНК в CD14+/CD16- и CD14dim/CD16+ моноцитах мы не обнаружили каких-либо различий в зависимости от типа клеток в первые 12 мес после заражения. Однако содержание m5A меток значимо возрастало к 18 мес. и было выше в неклассических CD14dim/CD16+ моноцитах по сравнению с классическими. Повышение уровня метилирования вирусной РНК коррелировало с повышением количества нуклеотидных последовательностей неструктурных белков вируса SARS-Cov-2. Среди нуклеотидных последовательностей, кодирующих неструктурные белки вируса SARS-COV-2, наибольшее количество показано для Nsp3 и Nsp14. Первый из них участвует в образовании двумембранных везикул и комплексов репликации/транскрипции, второй помимо своей экзорибонуклеазной активности, способен изменять транскрипционный профиль в клетке, в том числе профиль и некодирующих РНК (нкРНК). Показано, что многократное повышение уровня экспрессии днРНК MALAT1 и GAS5 ассоциировано с увеличением количества Nsp14. Тогда как влияние на днРНК TUG1 обнаружено не было. Более того, в ходе выполнения работ по проекту мы впервые обнаружили, что белок ELAVL1, которые в норме обеспечивает поддержание клеточной РНК в стабильном состоянии, также как и METTL3 взаимодействует с вирусной РНК, способствуя ее стабилизации, обеспечивает длительное сохранение вируса в моноцитах после перенесенной коронавирусной инфекции. Таким образом, METTL-3-опосредованное метилирование вирусной РНК и ее стабилизация, обеспечиваемая белком ELAVL1, являются ключевыми участниками в процессе развития персистенции SARS-CoV-2.

Публикации

Возможность практического использования результатов
Результаты, полученные в ходе реализации проекта служат научным заделом для будущих исследований взаимодействия вируса с организмом хозяина, изучения механизмов развития вирусной персистенции и ассоциированных с ней постинфекционных состояний сохраняющихся в течение длительного периода времени.