Сравнительный анализ экспрессии микроРНК в эпителиальных клетках легких человека при заражении вирусом гриппа и обработке РНКазой

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Вирус гриппа способен вызывать острую респираторную инфекцию, которая ежегодно затрагивает от 5 до 20% человеческой популяции. Распространение эпидемии вируса гриппа происходит за короткое время из-за высокого уровня контагиозности. Помимо этого, ежегодная циркуляция вируса среди домашнего скота и водоплавающих птиц увеличивает риск зоонозной передачи новых штаммов в человеческую популяцию, у которой ранее не был сформирован иммунитет. Кроме того, в прошлом появилось несколько пандемических штаммов с высокой вирулентностью, и постоянно присутствует угроза возникновения нового пандемического штамма. Идентификация физиологических и молекулярных аспектов гриппа А может помочь в разработке терапевтических подходов для снижения побочных эффектов, связанных с заболеванием, вызванным этим вирусом. Профиль РНК в клетках человека изменяется после воздействия вируса гриппа. В настоящее время ученые все чаще уделяют внимание исследованию молекул микроРНК, которые способны регулировать экспрессию генов. Таким образом, микроРНК способны играть решающую роль в широком спектре биологических процессов, и ранее было показано, что они являются важными эффекторами в сложных сетях взаимодействия «хозяин–патоген». Изучение количественного и качественного состава микроРНК является важным инструментом для диагностики и лечения различных заболеваний на ранней стадии. Целью работы является анализ профиля микроРНК для изучения воздействия вируса гриппа А (H1N1) на эпителиальные клетки аденокарциномы легких человека. Фракция микроРНК была получена с помощью фенол-хлороформной экстракции и проанализирована с помощью высокопроизводительного секвенирования на платформе SOLiD 550xl wildfire и биоинформатических методов. В работе было исследовано 129 зрелых микроРНК из неинфицированных клеток, обработанных РНКазой Bacillus pumilus и клеток, инфицированных вирусом гриппа А (H1N1). Установлено, что в неинфицированных клетках, обработанных РНКазой, присутствует в 2 раза больше различных микроРНК, которые могут участвовать в подавлении канцерогенеза. Наибольшая экспрессия в клетках, инфицированных вирусом гриппа, наблюдается для miR-6884-5p. Для клеток, обработанных РНКазой, наибольшая экспрессия наблюдается для miR-3923, практически в 400 раз больше, чем в клетках, зараженных вирусом гриппа. Мы предполагаем, что интактные вирусы или их внутриклеточные компоненты способны изменять клеточный метаболизм в сторону снижения устойчивости к процессам канцерогенеза.

Об авторах

Ирина Алексеевна Байчурина

ФГАОУ ВО Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: letovaira1995@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2608-8325
https://kpfu.ru/main?p_id=40904

младший научный сотрудник института фундаментальной медицины и биологии

Россия, 420008, Казань, ул. Кремлевская, 18

М. И. Маркелова

ФГАОУ ВО Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: mimarkelova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7445-2091

аспирант, научный сотрудник института фундаментальной медицины и биологии

Россия, 420008, Казань, ул. Кремлевская, 18

Р. Шах Махмуд

ФГАОУ ВО Казанский (Приволжский) федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: raihan.shah@kpfu.ru
ORCID iD: 0000-0002-6543-688X

к.б.н., доцент, старший научный сотрудник института фундаментальной медицины и биологии

Россия, 420008, Казань, ул. Кремлевская, 18

Список литературы

  1. Летова И.А., Мадумаров С.А., Сысоева М.А., Шах Махмуд Р.З. Ускоренный и эффективный метод выделения микроРНК из плазмы крови человека // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2019. Т. 9, № 1. C. 53–59. [Letova I.A., Madumarov S.A., Sysoyeva M.A., Shah Mahmud R.Z. Accelerated and efficient method for isolating microRNA from human blood plasma. Izvestiya vuzov. Prikladnaya khimiya i biotekhnologiya = Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology, 2019, vol. 9, no. 1, pp. 53–59. (In Russ.)] doi: 10.21285/2227-2925-2019-9-1-53-59
  2. Макарова Ю.А., Крамеров Д.А. Некодирующие РНК // Биохимия. 2007. Т. 72, № 11. C. 1427–1448. [Makarova Yu.A., Kramerov D.A. Non-coding RNA. Biokhimiya = Biochemistry, 2007, vol. 72, no. 11, pp. 1427–1448. (In Russ.)]
  3. Anders S., Huber W. Differential expression of RNA-Seq data at the gene level — the DESeq package. Heidelberg: European Molecular Biology Laboratory (EMBL), 2012, p. 24.
  4. Boudouresque F., Siret C., Dobric A., Silvy F., Soubeyran P., Iovanna J., Lombardo D., Berthois Y. Ribonuclease MCPiP1 contributes to the loss of micro-RNA-200 family members in pancreatic cancer cells. Oncotarget, 2018, vol. 9, no. 89, pp. 35941–35961. doi: 10.18632/oncotarget.26310
  5. Carr S.B., Adderson E.E., Hakim H., Xiong X.P., Yan X.W., Caniza M. Clinical and demographic characteristics of seasonal influenza in pediatric patients with cancer. Pediatr. Infect. Dis. J., 2012, vol. 31, no. 11, pp. 202–207. doi: 10.1097/INF.0b013e318267f7d9
  6. Chen C.J., Heard E. Small RNAs derived from structural non-coding RNAs. Methods, 2013, vol. 63, no. 1, pp. 76–84. doi: 10.1016/ j.ymeth.2013.05.001
  7. Chomczynski P., Sacchi N. Single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate phenol chloroform extraction. Anal. Biochem., 1987, vol. 162, no. 1, pp. 156–159. doi: 10.1016/0003-2697(87)90021- 2
  8. Correia C.N., Nalpas N.C., McLoughlin K.E., Browne J.A., Gordon S.V., MacHugh D.E., Shaughnessy R.G. Circulating microRNAs as potential biomarkers of infectious diseases. Front. Immunol., 2017, vol. 8: 118. doi: 10.3389/fimmu.2017.00118
  9. Iheagwara U.K., Beatty P.L., Van P.T., Ross T.M., Minden J.S., Finn O.J. Influenza virus infection elicits protective antibodies and T cells specific for host cell antigens also expressed as tumor associated antigens: a new view of cancer immunosurveillance. Cancer Immunol. Res., 2014, vol. 2, no. 3, pp. 263–273. doi: 10.1158/2326-6066.CIR-13- 0125
  10. Ilinskaya O.N., Singh I., Dudkina E., Ulyanova V., Kayumov A., Barreto G. Direct inhibition of oncogenic KRAS by Bacillus pumilus ribonuclease (binase). Biochim. Biophys. Acta, 2016, vol. 1863, pp. 1559–1567. doi: 10.1016/j.bbamcr.2016.04.005
  11. Jadideslam G., Ansarin K., Sakhinia E., Babaloo Z., Abhari A., Ghahremanzadeh K., Khalili M., Radmehr R., Kabbazi A. Diagnostic biomarker and therapeutic target applications of miR-326 in cancers: a systematic review. J. Cell. Physiol., 2019, vol. 234, no. 12, pp. 21560–21574. doi: 10.1002/jcp.28782
  12. Kotecha R.S., Wadia U.D., Jacoby P., Ryan A.L., Blyth C.C., Keil A.D., Gottardo N.G., Cole C.H., Barr I.G., Richmond P.C. Immunogenicity and clinical effectiveness of the trivalent inactivated influenza vaccine in immunocompromised children undergoing treatment for cancer. Cancer Med., 2016, vol. 5, no. 2, pp. 285–293. doi: 10.1002/cam4.596
  13. Kozomara A., Griffiths-Jones S. miRBase: annotating high confidence microRNAs using deep sequencing data. Nucleic Acids Res., 2014. vol. 42, no. D1, pp. 68–73. doi: 10.1093/nar/gkt1181
  14. Kuznetsova I., Arnold T., Aschacher T., Schwager C., Hegedus B., Garay T., Stukova M., Pisareva M., Pleschka S., Bergmann M., Egorov A. Targeting an oncolytic influenza A virus to tumor tissue by elastase. Mol. Ther. Oncolytics, 2017, vol. 7, pp. 37–44. doi: 10.1016/j.omto.2017.09.002
  15. Langmead B. Aligning short sequencing reads with Bowtie. Curr. Protoc. Bioinform., 2010, vol. 11: 11.7. doi: 10.1002/0471250953.bi1107s32
  16. Li X., Deng S.J., Zhu S., Jin Y., Cui S.P., Chen J.Y., Xiang C., Li Q.Y., He C., Zhao S.F., Chen H.Y., Niu Y., Liu Y., Deng S.C., Wang C.Y., Zhao G. Hypoxia-induced lncRNA-NUTF2P3-001 contributes to tumorigenesis of pancreatic cancer by derepressing the miR-3923/KRAS pathway. Oncotarget, 2016, vol. 7, pp. 6000–6014. doi: 10.18632/oncotarget.6830
  17. Liao Y., Smyth G.K., Shi W. Feature counts: an efficient general purpose program for assigning sequence reads to genomic features. Bioinformatics, 2014, vol. 30, no. 7, pp. 923–930. doi: 10.1093/bioinformatics/btt656
  18. Lin J., Chen Y. T., Xia J., Yang Q. MiR674 inhibits the neuraminidase-stimulated immune response on dendritic cells via down-regulated Mbnl3. Oncotarget, 2016, vol. 7, no. 31, pp. 48978–48994. doi: 10.18632/oncotarget.9832
  19. Makeeva A., Rodriguez-Montesinos J., Zelenikhin P., Nesmelov A., Preissner K.T., Cabrera-Fuentes H.A., Ilinskaya O.N. Antitumor macrophage response to Bacillus pumilus ribonuclease (binase). Mediators Inflamm., 2017, vol. 2017: 4029641. doi: 10.1155/2017/4029641
  20. Monteleone N.J., Lutz C.S. miR-708-5p: a microRNA with emerging roles in cancer. Oncotarget, 2017, vol. 8, no. 41, pp. 71292–71316. doi: 10.18632/oncotarget.19772
  21. Ortiz-Quintero B. Cell-free microRNAs in blood and other body fluids, as cancer biomarkers. Cell Proliferation, 2016, vol. 49, no. 3, pp. 281–303. doi: 10.1111/cpr.12262
  22. Rivera A., Barr T., Rais M., Engelmann F., Messaoudi I. MicroRNAs regulate host immune response and pathogenesis during influenza infection in rhesus macaques. Viral Immunol., 2016, vol. 29, no. 4, pp. 212–217. doi: 10.1089/vim.2015.0074
  23. Romano G., Veneziano D., Acunzo M., Croce C.M. Small non-coding RNA and cancer. Carcinogenesis, 2017, vol. 38, no. 5, pp. 485–491. doi: 10.1093/carcin/bgx026
  24. Russell S.J., Peng K.W. Viruses as anticancer drugs. Trends Pharmacol. Sci., 2007, vol. 28, no. 7, pp. 326–333. doi: 10.1016/ j.tips.2007.05.005
  25. Shah Mahmud R., Mostafa A., Müller C., Kanrai P., Ulyanova V., Sokurenko Y., Dzieciolowski J., Kuznetsova I., Ilinskaya O., Pleschka S. Bacterial ribonuclease binase exerts an intra-cellular anti-viral mode of action targeting viral RNAs in influenza a virus infected MDCK-II cells. Virol. J., 2018, vol. 15, no. 1: 5. doi: 10.1186/s12985-017-0915-1
  26. Tasian S.K., Park J.R., Martin E.T., Englund J.A. Influenza-associated morbidity in children with cancer. Pediatr. Blood Cancer, 2008, vol. 50, no. 5, pp. 983–987. doi: 10.1002/pbc.21472
  27. Ulyanova V., Shah Mahmud R., Dudkina E., Vershinina V., Domann E., Ilinskaya O. Phylogenetic distribution of extracellular guanyl-preferring ribonucleases renews taxonomic status of two Bacillus strains. J. Gen. Appl. Microbiol., 2016, vol. 62, no. 4, pp.181–188. doi: 10.2323/jgam.2016.02.005
  28. Vert A., Castro J., Ribó M., Benito A., Vilanova M. A nuclear-directed human pancreatic ribonuclease (PE5) targets the metabolic phenotype of cancer cells. Oncotarget, 2016, vol. 7, no. 14, pp. 18309–18324. doi: 10.18632/oncotarget.7579
  29. Wang B., Li J.D., Sun M., Sun L.H., Zhang X.Y. MiRNA Expression in breast cancer varies with lymph node metastasis and other clinicopathologic features. IUBMB life, 2014, vol. 66, no. 5, pp. 371–377. doi: 10.1002/iub.1273
  30. Wang R., Zhang Y.-Y., Lu J.-S., Xia B.-H., Yang Z.-X., Zh X.-D., Zhou X.-W., Huang P.-T. The highly pathogenic H5N1 influenza A virus down-regulated several cellular MicroRNAs which target viral genome. J. Cell Mol. Medicine, 2017, vol. 21, no. 11, pp. 3076–3086. doi: 10.1111/jcmm.13219
  31. Yanagawa-Matsuda A., Mikawa Y., Habiba U., Kitamura T., Yasuda M., Towfik-Alam M., Kitagawa Y., Minowa K., Shindoh M., Higashino F. Oncolytic potential of an E4-deficient adenovirus that can recognize the stabilization of AU-rich element containing mRNA in cancer cells. Oncol. Rep., 2019, vol. 41, no. 2, pp. 954–960. doi: 10.3892/or.2018.6865

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок 1. Анализ размера РНК эпителиальных клеток легких человека, полученных с использованием магнитных частиц и последующей термообработкой

Скачать (51KB)
Метаданные
3. Рисунок 2. Анализ размера выделенных малых РНК с использованием магнитных частиц с последующей термообработкой

Скачать (68KB)
Метаданные
4. Рисунок 3. Экспрессия различных микроРНК в клетках, зараженных вирусом гриппа

Скачать (60KB)
Метаданные
5. Рисунок 4. Количественное распределение различных видов микроРНК в организме человека

Скачать (106KB)
Метаданные
6. Рисунок 5. Количественный анализ микроРНК, участвующих в канцерогенезе

Скачать (73KB)
Метаданные
7. Рисунок 6. Экспрессия miR-3923 в клетках, обработанных биназой, и в клетках, зараженных вирусом

Скачать (56KB)
Метаданные

© Байчурина И.А., Маркелова М.И., Шах Махмуд Р., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии 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».