Identificação de RNAs longos não-codificadores em pacientes pediátricos naturalmente infectados pelo vírus Chikungunya

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Data

2023-01-16

Autores

Felix, Juliana de Souza

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Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

A febre chikungunya é uma doença tropical negligenciada, onde o vírus de mesmo nome é transmitido por mosquitos da espécie Aedes (A. aegypti e A. albopictus). Após a infecção, o primeiro sítio de replicação do vírus Chikungunya é a pele humana, principalmente nos fibroblastos da derme, e sua disseminação é através dos gânglios linfáticos e do sistema circulatório, atingindo compartimentos musculares e articulares. A fase aguda da doença dura aproximadamente 2 semanas, entretanto, alguns pacientes progridem para um estágio crônico, apresentando intensas artralgias que podem durar de meses a anos. Sabe-se que os interferons do tipo I são essenciais para a resposta imune antiviral, contudo, a persistência do vírus nas articulações foi associada à intensa expressão dessa citocina. As infecções virais são capazes de modificar o transcriptoma do hospedeiro. Além dos RNAs mensageiros (mRNAs), outra classe importante de transcritos são os RNAs longos não-codificadores (lncRNAs), que diferem dos mRNAs pois não são traduzidos em proteínas. Os lncRNAs podem regular a expressão gênica de maneira transcricional e pós-transcricional, podendo modular a resposta do hospedeiro frente a infecções. Visto que a infecção pelo vírus Chikungunya altera a expressão de genes do hospedeiro, o presente estudo visa elucidar se a expressão de lncRNAs está correlacionada com a alteração de expressão de possíveis mRNAs alvos, e o papel dessas interações durante a infecção por Chikungunya em sangue total de meninos adolescentes. Foram utilizados dados de RNA-Seq disponíveis publicamente (GeoDatasets, GSE99992), que dispõe de 34 amostras de sangue total de adolescentes do sexo masculino, com idade entre 11 e 15 anos, coletadas do mesmo paciente nas fases aguda e convalescente. Utilizando a plataforma Galaxy, alinhamos as amostras, contamos as reads e analisamos a expressão diferencial (FDR<0.05; log2(FC)≥1). Identificamos os pares de lncRNA-mRNA coexpressos utilizando a correlação de Pearson (|r|≥0.95; FDR<0.01), calculamos o potencial de ligação e identificamos a distância em pares de base entre lncRNAs e mRNAs. Todos os mRNAs alvos de lncRNAs que atenderam aos critérios de coexpressão e potencial de ligação ou coexpressão e localização próxima (100kbps) foram utilizados para a análise de enriquecimento funcional, utilizando o g:Profiler. Dos transcritos diferencialmente expressos entre a fase aguda e a convalescença, 1975 foram classificados como mRNAs e 793 como lncRNAs, sendo que destes, 569 lncRNAs apresentaram expressão aumentada durante a fase aguda, enquanto 224 estavam menos expressos. O lncRNA BISPR está mais expresso na fase aguda e correlacionado com o mRNA OASL, em uma possível interação trans, e com o mRNA BST2 em uma possível interação cis. Ao regular o mRNA OASL, BISPR favorece o reconhecimento de RNA viral através dos receptores RIG-I, que induzem a expressão de IFN-I. BISPR também é capaz de regular a região promotora de seu gene vizinho BST2, promovendo sua transcrição. Sendo assim, nossos resultados sugerem que a infecção por Chikungunya altera a expressão de mRNAs e lncRNAs, e que esses mRNAs são potencialmente regulados a nível transcricional e pós-transcricional por lncRNAs, influenciando assim a resposta imune do indivíduo.
Chikungunya fever is a neglected tropical disease, in which the virus of the same name is transmitted by mosquitoes of the Aedes species (A. aegypti and A. albopictus). After infection, the first replication site of the Chikungunya virus is the human skin, mainly in dermal fibroblasts, and its dissemination is through the lymph nodes and the circulatory system, reaching muscle and joint compartments. The acute phase of the disease lasts approximately 2 weeks, however, some patients progress to a chronic stage, presenting intense arthralgias that can last from months to years. It is known that type I interferons are essential for the antiviral immune response, although, the persistence of the virus in the joints was associated with the intense expression of this cytokine. Viral infections are able to modify the host transcriptome. In addition to messenger RNAs (mRNAs), another important class of transcripts are the long non-coding RNAs (lncRNAs), which differ from mRNAs in their inability to be translated into proteins. LncRNAs can regulate gene expression in a transcriptional and post-transcriptional level, and can modulate the host's response to infections. Since Chikungunya virus infection alters host gene expression, the present study aims to elucidate whether the expression of lncRNAs is correlated with differentially expressed target mRNAs, and the role of these interactions during Chikungunya infection in whole blood from adolescent boys. Publicly available RNA-Seq data were used (GeoDatasets, GSE99992) containing 34 whole blood samples from male adolescents, aged between 11 and 15 years, collected from the same patient in the acute and convalescent phases. Using the Galaxy platform, we aligned the samples, counted the reads and analyzed the differential expression (FDR<0.05; log2(FC)≥1). We identified co-expressed lncRNA-mRNA pairs using Pearson's correlation (|r|≥0.95; FDR<0.01), calculated the binding potential, and identified the distance in base pairs between lncRNAs and mRNAs. All lncRNA target mRNAs that met the criteria for co-expression and binding potential or co-expression and close location (100kbps) were used for functional enrichment analysis using g:Profiler. Of the differentially expressed transcripts between the acute and convalescent phases, 1975 were classified as mRNAs and 793 as lncRNAs and, of these, 569 lncRNAs showed increased expression during the acute phase, while 224 were less expressed. BISPR lncRNA is more expressed in the acute phase and is correlated with OASL mRNA, in a possible trans interaction, and with BST2 mRNA in a possible cis interaction. By regulating OASL mRNA, BISPR favors viral RNA recognition through RIG-I receptors, which induce IFN-I expression. BISPR is also capable of regulating the promoter region of its neighbor gene BST2, promoting its transcription. Therefore, our results suggest that Chikungunya infection alters the expression of mRNAs and lncRNAs, and these mRNAs are potentially regulated at the transcriptional and post-transcriptional level by lncRNAs, consequently influencing immune response.

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Palavras-chave

Arboviroses, Bioinformática, Epigenética, Arbovirosis, Bioinformatics, Epigenetics

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