Determining molecular and genetic markers for severe EBV-mononucleosis

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Epstein—Barr virus (EBV) is one of the etiological agents causing infectious mononucleosis. A severe form of the disease can result in developing serious complications, which risk might also depend on the state of patient’s immune system. To date, no specific tests for assessing a risk of developing severe disease form are available. Our study was aimed at identifying molecular genetic markers of severe EBV-infectious mononucleosis (EBV-IM) in immunocompetent peripheral blood cells. Expression of 483 genes and gene transcripts regulating apoptosis, proliferation and differentiation of immunocompetent cells was measured in the peripheral blood leukocytes from patients with severe and moderate EBV-IM as well as apparently healthy donors. A DNA-microarray designed by us and subsequent data processing were carried out by using custom-made “MiDA” software. To identify markers of a severe form of the pathology, expression of each gene and transcript was compared in EBV-IM patients and apparently healthy donors. For each gene and transcript, the level of expression fold change and significance for binary classification were determined. Genes and transcripts, characterized by the maximum values of two determined parameters while comparing patients with severe infection and healthy donors, as well as patients with severe and moderate EBV-IM forms, were selected as markers of severe EBV-IM. Genes and transcripts with differed expression in patients with moderate EBV-IM and healthy donors, were excluded from the list of markers. In addition, sex- and age-linked markers with differed expression were excluded as well. The markers for severe EBV-IM consisted of apoptosis regulators (BCL2L11, BIRC3 genes and XIAP.NM_001167 transcript) and splicing factors (CELF6 gene and SF1.NM_201995 transcript). Compared with donors and patients with a moderate form of the disease, a decreased expression of BCL2L11, BIRC3 genes, transcripts SF1.NM_201995 and XIAP.NM_001167, as well as increased expression of the CELF6 gene were detected in the blood of patients with severe EBV-IM. The functional role of identified molecular markers suggests that severe EBV-IM is characterized by suppressed mitochondrial and activated TRAF-dependent apoptosis pathways in immunocompetent cells. The expression pattern for select markers is specific for severe EBV-MI, not associated with patient sex and age. Thus, study data may be used to develop specific tools for assessing a risk of developing complications of EBV mononucleosis.

About the authors

E. N. Filatova

Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute ofEpidemiology and Microbiology

Author for correspondence.
Email: filatova@nniiem.ru
ORCID iD: 0000-0002-6683-7191

Elena N. Filatova - PhD (Biology), Leading Researcher, Laboratory of Molecular Biology and Biotechnology.

603950, Nizhny Novgorod, Malaya Yamskaya str., 71, Phone: +7 (831) 469-79-46 (office). Fax: +7 (831) 469-79-20

Russian Federation

N. A. Sakharnov

Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute ofEpidemiology and Microbiology

Email: saharnov@nniiem.ru
ORCID iD: 0000-0003-3965-2033

Researcher, Laboratory of Molecular Biology and Biotechnology.

Nizhny Novgorod Russian Federation

O. V. Utkin

Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute ofEpidemiology and Microbiology

Email: utkino2004@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0941-9890

PhD (Biology), Head of the Laboratory of Molecular Biology and Biotechnology.

Nizhny Novgorod Russian Federation

E. A. Kulova

Privolzhsky Research Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: dr_kulova@mail.ru

PhD (Medicine), Associate Professor, Infectious Diseases Department.

Nizhny Novgorod Russian Federation

References

  1. Солнцев Л.А., Старикова В.Д., Сахарнов Н.А., Князев Д.И., Уткин О.В. Стратегия подбора зондов для изучения совокупности мРНК участников рецептор-опосредованного сигналинга апоптоза // Молекулярная биология. 2015. Т. 49, № 3. С. 457-465. doi: 10.7868/S0026898415030167(In Russ.)
  2. Филатова Е.Н., Уткин О.В. Роль некодирующих изоформ мРНК белок-кодирующих генов в регуляции генной экспрессии // Генетика. 2018. Т. 54, № 8. С. 879-887. doi: 10.1134/S0016675818080052 (In Russ)
  3. Arning S., Gruter P., Bilbe G., Kramer A. Mammalian splicing factor SF1 is encoded by variant cDNAs and binds to RNA. RNA, 1996, vol. 2, no. 8, pp. 794-810.
  4. Asslaber D., Watch N., Leisch M., Qi Y., Maeding N., Hufnagl C., Jansko B., Zaborsky N., Villunger A., Hartmann T.N., Greil R., Egle A. BIRC3 expression predicts CLL progression and defines treatment sensitivity via enhanced NF-kB nuclear translocation. Clin. Cancer Res., 2018, vol. 25, no. 6, pp. 1901-1912. doi: 10.1158/1078-0432.CCR.-18-1548
  5. Caslini C., Spinelli O., Cazzaniga G., Golay J., De Gioia L., Pedretti A., Breviario F., Amaru R., Barbui T., Biondi A., Introna M., Rambaldi A. Identification of two novel isoforms of the ZNF162 gene: a growing family of signal transduction and activator of RNA proteins. Genomics, 1997, vol. 42, no. 2, pp. 268-277. doi: 10.1006/geno.1997.4705
  6. Corioni M., Antih N., Tanackovic G., Zavolan M., Kramer A. Analysis of in situ pre-mRNA targets of human splicing factor SF1 reveals a function in alternative splicing. Nucleic Acids Res., 2011, vol. 39, no. 5, pp. 1868-1879. doi: 10.1093/nar/gkq1042
  7. Dunmire S.K., Odumade O.A., Porter J.L., Reyes-Genere J., Schmeling D.O., Bilgic H., Fan D., Baechler E.C., Balfour H.H. Jr., Hogquist K.A. Primary EBV infection induces an expression profile distinct from other viruses but similar to hemophagocytic syndromes. PLoS One, 2014, vol. 9, no. 1: e85422c. doi: 10.1371/journal.pone.0085422
  8. Fitzsimmons L., Boyce A.J., Wei W., Chang C., Croom-Carter D., Tierney R.J., Herold M.J., Bell A.I., Strasser A., Kelly G.L., Rowe M. Coordinated repression of BIM and PUMA by Epstein-Barr virus latent genes maintains the survival of Burkitt lymphoma cells. Cell Death Differ., 2018, vol. 25, no. 2, pp. 241-254. doi: 10.1038/cdd.2017.150
  9. Fu Q., He C., Mao Z. Epstein-Barr virus interactions with the Bcl-2 protein family and apoptosis in human tumor cells. J. Zhejiang Univ. Sci. B, 2013, vol. 14, no. 1, pp. 8-24. doi: 10.1631/jzus.B1200189
  10. Houldcroft C.J., Kellam P. Host genetics of Epstein-Barr virus infection, latency and disease. Rev. Med. Virol., 2015, vol. 25, no. 2, pp. 71-84. doi: 10.1002/rmv.1816
  11. Ladd A.N., Nguyen H.N., Malhorta K., Cooper A. CELF6, a member of the CELF family of RNA-binding proteins, regulates muscle-specific splicing enhancer-dependent alternative splicing. J. Biol. Chem., 2004, vol. 279, no. 17, pp. 17756-17764. doi: 10.1074/jbc.M310687200
  12. Lopez-Granados E., Stacey M., Kienzler A.-K., Sierro S., Willberg C.B., Fox C.P., Rigaud S., Long H.M., Hislop A.D., Rickinson A.B., Patel S., Latour S., Klenerman P., Chapel H. A mutation in X-linked inhibitor of apoptosis (G466X) leads to memory inflation of Epstein-Barr virus-specific T cells. Clin. Exp. Immunol., 2014, vol. 178, no. 3, pp. 470- 482. doi: 10.1111/cei.12427
  13. McAulay K.A., Higgins C.D., Macsween K.F., Lake A., Jarrett R.F., Robertson F.L., Williams H., Crawford D.H. HLA class I polymorphisms are associated with development of infectious mononucleosis upon primary EBV infection. J. Clin. Invest., 2007, vol. 117, no. 10, pp. 3042-3048. doi: 10.1172/JCI32377
  14. Pender M.P. CD8+ T-cell deficiency, Epstein-Barr virus infection, vitamin D deficiency, and steps to autoimmunity: a unifying hypothesis. Autoimmune Dis., 2012, vol. 2012:189096. doi: 10.1155/2012/189096
  15. Price A.M., Dai J., Bazot Q., Patel L., Nikitin P.A., Djavadian R., Winter P.S., Salinas C.A., Barry A.P., Wood K.C., Johann-sen E.C., Letai A., Allday M.J., Luftig M.A. Epstein-Barr virus ensures B cell survival by uniquely modulating apoptosis at early and late times after infection. eLife, 2017, vol. 6: e22509. doi: 10.7554/eLife.22509
  16. Price A.M., Luftig M.A. Dynamic Epstein-Barr virus gene expression on the path to B-cell transformation. Adv. Virus Res., 2014, vol. 88,pp. 279-313. doi: 10.1016/B978-0-12-800098-4.00006-4
  17. Price A.M., Tourigny J.P., Forte E., Salinas R.E., Dave S.S., Luftig M.A. Analysis of Epstein-Barr virus-regulated host gene expression changes through primary B-cell outgrowth reveals delayed kinetics of latent membrane protein 1-mediated NF-kB activation. J. Virol,, 2012, vol. 86, no. 20,pp. 11096-11106. doi: 10.1128/JVI.01069-12
  18. Rigaud S., Fondaneche M.-C., Lambert N., Pasquier B., Ateo V., Soulas P., Galicier L., Le Deist F., Rieux-Laucat F., Revy P., Fischer A., de Saint Basile G., Latour S. XIAP deficiency in humans causes an X-linked lymphoproliferative syndrome. Nature, 2006, vol. 444, no. 7115, pp. 110-114. doi: 10.1038/nature05257
  19. Skinner C.M., Ivanov N.S., Barr S.A., Chen Y., Skalsky R.L. An Epstein-Barr virus microRNA blocks interleukin-1 (IL-1) signaling by targeting IL-1 receptor 1. J. Virol., 2017, vol. 91, no. 21: e00530-17. doi: 10.1128/JVI.00530-17
  20. Wood C.D., Veenstra H., Khasnis S., Gunnel A., Webb H.M., Shannon-Lowe C., Andrews S., Osborne C.S., West M.J. MYC activation and BCL2L11 silencing by a tumour virus through the large-scale reconfiguration of enhancer-promoter hubs. eLife, 2016, vol. 5: e18270. doi: 10.7554/eLife.18270
  21. Worth A.J.J., Houldcroft C.J., Booth C. Severe Epstein-Barr virus infection in primary immunodeficiency and the normal host. Br. J. Haematol., 2016, vol. 175, no. 4, pp. 559-576. doi: 10.1111/bjh.14339

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2020 Filatova E.N., Sakharnov N.A., Utkin O.V., Kulova E.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».