ความสัมพันธ์ของยีน Rs35667974 IFIH1 ที่หายากกับโรคภูมิต้านตนเองเป็นกรณีของ RNA Epigenetics หรือไม่

การสร้างภาพข้อมูล—AA, AP และ EEE การกำกับดูแล—EEE และการได้มาซึ่งเงินทุน—EEE ผู้เขียนทุกคนได้อ่านและยอมรับต้นฉบับฉบับที่จัดพิมพ์แล้ว เชิงนามธรรม

อินเตอร์เฟอรอนที่เหนี่ยวนำด้วยยีนที่มีโปรตีน 1 (IFIH1) ที่มีโดเมน helicase C เข้ารหัส helicase RNA ของไซโตพลาสซึมหรือที่เรียกว่า melanoma differentiation-associated 5 (MDA5) ซึ่งเป็น RIG-1-เช่น RNA helicase ที่จดจำ RNA ของไวรัสและมีส่วนเกี่ยวข้องโดยกำเนิด ภูมิคุ้มกันผ่านการจดจำ RNA ของไวรัส เมื่อจับกับ RNA แบบเกลียวคู่ (ds) แล้ว MDA5 จะก่อตัวเป็นชุดใยยาวตามความยาวของ dsRNA และใช้ลายเซ็นระดับโมเลกุลเพื่อแยกแยะตัวตนและไม่ใช่ตัวตนตามความยาวของ dsRNA และเมทิลเลชัน ตัวแปร missense rs35667974 สามารถป้องกันโรคเบาหวานประเภท 1 โรคสะเก็ดเงิน และโรคข้ออักเสบจากสะเก็ดเงิน แต่ยังพบว่ามีความเกี่ยวข้องกับความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นสำหรับโรคกระดูกสันหลังอักเสบยึดติด โรคโครห์น และลำไส้ใหญ่อักเสบเป็นแผล เพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับบทบาทที่ซับซ้อนของตัวแปรนี้ เราได้ทำการวิเคราะห์โครงสร้างของ MDA5 ในคอมเพล็กซ์ด้วย dsRNA โดยใช้การจำลองไดนามิกของโมเลกุล

ข้อมูลของเราแนะนำว่าในขณะที่การกลายพันธุ์ Ile923Val ของตัวแปร rs35667974 ไม่ส่งผลกระทบต่อการจับกับ dsRNA ดั้งเดิมอย่างมีนัยสำคัญ แต่มันแสดงผลที่ไม่เสถียรเมื่อมี 2′-O uridine methylation ดังนั้นการมีอยู่ของ 2′-O-methylation ที่ dsRNA จึงแนะนำลายเซ็นการตรวจจับที่นำไปสู่การลดการคัดเลือกของกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยา MDA โดยรวม การศึกษานี้แสดงถึงการประเมินบทบาทของตัวแปร rs35667974 ที่ใช้ร่วมกันของ autoimmune locus IFIH1 ซึ่งรายงานว่านำไปสู่การลดกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาแบบเลือกของฟีโนไทป์ MDA5 ที่ถูกดัดแปลง และเป็นผลให้ข้อเสนอแนะเชิงลบเกี่ยวกับการส่งสัญญาณของไซโตไคน์และเคโมไคน์ลดลง และการป้องกันแบบเลือกต่อภูมิต้านทานผิดปกติ .

โดเมน helicase C เป็นโปรตีนเอนไซม์ที่สำคัญที่สามารถคลายโครงสร้างเกลียวคู่ของ DNA มันสามารถช่วยให้ DNA ทำการจำลองแบบ แก้ไข และส่งมอบที่ถูกต้องในกระบวนการจำลองเซลล์ ซ่อมแซม และถอดความ และเป็นหนึ่งในกุญแจสู่การทำงานปกติของเซลล์ ในขณะเดียวกัน ภูมิคุ้มกันเป็นกลไกการป้องกันที่สำคัญมากในร่างกายมนุษย์ ซึ่งสามารถปกป้องเราจากเชื้อโรค เช่น แบคทีเรียและไวรัสได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การศึกษาพบว่าโดเมน helicase C มีบทบาทสำคัญในการสร้างภูมิคุ้มกัน ประการแรก โดเมน helicase C สามารถรับประกันความเสถียรและประสิทธิภาพการเข้ารหัสของยีนโดยช่วยจำลองแบบปกติ ซ่อมแซม และถอดรหัส DNA ของเซลล์ ซึ่งจะเป็นการปรับปรุงภูมิคุ้มกันของร่างกายมนุษย์ ประการที่สอง โดเมนเฮลิเคสซีสามารถส่งเสริมการจดจำโมเลกุลโปรตีนที่ต่างกันโดยเซลล์ และควบคุมการถ่ายทอดสัญญาณของระบบภูมิคุ้มกัน ดังนั้นจึงสนับสนุนฟังก์ชันการป้องกันของร่างกาย ทั้งสองวิธีข้างต้นมีบทบาทในเชิงบวกในการส่งเสริมการบำรุงรักษาและการเพิ่มพูนภูมิคุ้มกัน

นอกจากนี้ การศึกษาเชิงลึกเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างโดเมน helicase C และภูมิคุ้มกันยังเป็นแรงบันดาลใจที่สำคัญให้เราค้นพบยาใหม่สำหรับการรักษาโรคมะเร็งและโรคที่เกี่ยวข้องกับภูมิคุ้มกัน การพัฒนายาและยีนบำบัดที่มุ่งเป้าไปที่โดเมน helicase C สามารถปรับปรุงความต้านทานของร่างกายต่อมะเร็งและโรคที่เกี่ยวข้องกับภูมิคุ้มกันอื่นๆ และช่วยให้ผู้ป่วยรับมือกับการรักษาและการฟื้นฟูของโรคที่เกี่ยวข้องได้ดีขึ้น

กล่าวโดยสรุป ความสัมพันธ์ระหว่างโดเมน helicase C และภูมิคุ้มกันนั้นใกล้ชิดกันมาก และมีบทบาทสำคัญในการรับประกันความเสถียรของยีน ส่งเสริมภูมิคุ้มกันระดับเซลล์ และสนับสนุนการป้องกันร่างกาย เราหวังว่าด้วยการวิจัยและวิธีการรักษาที่เกี่ยวข้อง เราจะสามารถรักษาและเพิ่มภูมิคุ้มกันของมนุษย์ได้ดีขึ้น และสร้างสุขภาพที่ดีและชีวิตที่ดีขึ้นให้กับเรา จากมุมมองนี้ เราจำเป็นต้องเสริมสร้างภูมิคุ้มกันส่วนบุคคล Cistanche มีผลอย่างมากในการปรับปรุงภูมิคุ้มกัน เนื่องจากเนื้อบดอุดมไปด้วยสารต้านอนุมูลอิสระหลายชนิด เช่น วิตามินซี วิตามินซี แคโรทีนอยด์ เป็นต้น ส่วนผสมเหล่านี้สามารถกำจัดอนุมูลอิสระและลดความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่น กระตุ้นและปรับปรุงความต้านทานของระบบภูมิคุ้มกัน

คลิกประโยชน์ของ cistanche tubulosa

คำหลัก

Single-nucleotide polymorphism (SNP) · แบบจำลองโมเลกุล · Interferon เหนี่ยวนำด้วย helicase C โดเมน 1 (IFIH1) · Melanoma differentiation-associated 5 (MDA5) · RNA methylation

การแนะนำ

ยีนและกลไกที่เกี่ยวข้องกับโรคภูมิต้านตนเองซึ่งส่งผลกระทบต่อประชากรประมาณร้อยละ 5 ยังคงเข้าใจยาก แต่ข้อมูลที่สะสมบ่งชี้อย่างยิ่งว่าโรคภูมิต้านตนเองที่แตกต่างกันสามารถมีภูมิหลังทางพันธุกรรมร่วมกันได้ ดังนั้นจึงชี้ให้เห็นถึงการมีอยู่ของสายพันธุ์ที่ใช้ร่วมกับโรคภูมิต้านตนเองที่แตกต่างกัน (Zhernakova et al. 2009). ความพยายามที่จะเปิดเผยข้อมูลทางพันธุกรรมนี้ให้เป็นกลไกที่มีความหมายทางชีววิทยาที่นำไปสู่โรคหมายถึงการระบุยีนที่เป็นสาเหตุ การระบุตัวแปรที่ก่อให้เกิดโรคเป็นงานที่ยากแต่จำเป็นในความพยายามที่จะกำหนดวิธีการที่มีประสิทธิภาพสำหรับการทำนาย การป้องกัน และการแทรกแซงของโรค (Biros et al. 2005)

โมเลกุล RNA ประเภทต่างๆ เกี่ยวข้องกับการควบคุมกระบวนการทางชีววิทยาหลายอย่าง รวมถึง messenger RNA (mRNA), RNA ถ่ายโอน (tRNA), RNA ของไรโบโซม (rRNA), microRNA (miRNA) และ RNA ที่ไม่เข้ารหัสแบบยาว (lncRNA) โมเลกุล RNA มีการดัดแปลงทางเคมีจำนวนมาก (มากกว่า 150 รายการ) (Machnicka et al. 2013; Boccaletto et al. 2018) การดัดแปลงเหล่านี้เชื่อมโยงกับทุกขั้นตอนของเมทาบอลิซึมของ RNA เช่น โครงสร้าง ความเสถียร และการโต้ตอบ และมีบทบาทสำคัญในกระบวนการทางชีววิทยาหลายอย่าง เช่น การปรับการจำลองแบบของไวรัสและการตอบสนองของภูมิคุ้มกันต้านไวรัส (Machnika et al. 2013) ในหมู่พวกเขา ไรโบสเมทิลเลชั่นเป็นหนึ่งในการดัดแปลงที่พบได้ทั่วไปใน RNA 2′-O -methyluridine พบได้ใน rRNA, snRNA, snoRNA และ tRNA ของ Archaea, Bacteria และ Eukaryota (Aučynaitė et al. 2018) ไรโบส-2′-โอเมทิลเลชั่นจะเพิ่มความสามารถในการไม่ชอบน้ำของนิวคลีโอไทด์และปกป้องนิวคลีโอไทด์จากการกระทำของนิวคลีเอส (Yildirim et al. 2014)
หลักฐานที่สะสมบ่งชี้ว่า 2′-O-methylation ของ RNA ของไวรัส (2′OMe-RNA) มีบทบาทสำคัญในการหลีกเลี่ยงการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดของเซลล์ในเซลล์เจ้าบ้าน (Dimitrova et al. 2019) Züstและเพื่อนร่วมงานได้แสดงให้เห็นว่า 2′ OMe ของ RNA ของไวรัสมีส่วนในการหลีกเลี่ยงการตอบสนองของยาต้านไวรัสที่เป็นสื่อกลาง interferon (IFN) ดังนั้นจึงส่งเสริมการจำลองแบบของไวรัส (Züst et al. 2011) นอกจากนี้ Vitali และ Scadden ได้เสนอให้ IU-dsDNA ระงับเส้นทางการกระตุ้น MDA5 IFN (Vitali และ Scadden 2010)

Interferon ที่ถูกชักนำด้วยยีน helicase C โดเมน 1 (IFIH1) เข้ารหัส helicase RNA ของไซโตพลาสซึมหรือที่เรียกว่า MDA5 (Melanoma differentiation-associated protein 5) และเป็นตัวรับ RIG-I-like (RLR) ที่ทำหน้าที่ต้านไวรัสในภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด โดยการตรวจหา RNA ของไวรัส MDA5 รู้จัก 0.5–1 kb RNA duplex stem structure ซึ่งมักจะเกิดขึ้นระหว่างการจำลองแบบของ picornaviral และไกล่เกลี่ยการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันต่อการติดเชื้อไวรัส (Nejentsev et al. 2009; Crow 2011) MDA5 เมื่อตรวจพบ RNAs (dsRNAs) ของไวรัสที่ยาวซึ่งสร้างขึ้นระหว่างการจำลองแบบของ picornaviruses จะเปิดใช้งานเส้นทางการส่งสัญญาณ interferon ประเภท I การศึกษาแสดงให้เห็นว่า MDA5 สร้างเส้นใยตามความยาวของ dsRNA และใช้ไดนามิกของเส้นใยที่ขึ้นอยู่กับ ATP เพื่อแยกแยะระหว่างตัวเองและไม่ใช่ตัวเองตามความยาวของ dsRNA (Toro et al. 2015) แสดงให้เห็นว่า MDA5 มีส่วนร่วมในการปรับครอสทอล์คระหว่างเซลล์และระบบภูมิคุ้มกันโดยธรรมชาติ/ที่ปรับตัวได้ผ่านการผลิตไซโตไคน์และเคโมไคน์ในท้องถิ่น

การเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของ MDA5 และ/หรือกิจกรรมอาจกระตุ้นการตอบสนองของเซลล์ต่อ dsRNA ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการจำลองแบบของไวรัส (Colli et al. 2010) นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าการกลายพันธุ์ของเรซิดิวที่เกี่ยวข้องกับการก่อเปลวไฟทำให้เกิดการสูญเสียการก่อตัวของเส้นใยและการส่งสัญญาณที่ขึ้นกับ MDA5- ยกเว้นการกลายพันธุ์คู่หนึ่งซึ่งช่วยเพิ่มการส่งสัญญาณในระดับปานกลาง ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่ากลไกที่ไม่ขึ้นกับ ATP เช่น การจับ RNA ที่แน่นขึ้น และ/หรือปฏิสัมพันธ์ของโปรตีนและโปรตีนที่เสถียรมากขึ้น มีแนวโน้มที่จะรับผิดชอบต่อความเสถียรที่สังเกตได้ของการสร้างเส้นใย MDA5 ในหลอดทดลอง และกิจกรรมการส่งสัญญาณที่สูงขึ้นในเซลล์ (Sohn และ พฤ. 2559).

สมิธและคณะ (2549) และ Nejentsev และคณะ (2009) อธิบายอัลลีลที่หายากของยีน IFIH1 ที่ให้การป้องกันโรคเบาหวานประเภท 1 (T1D) rs35667974 IFIH1 single-nucleotide polymorphism (SNP) นี้ โดยที่ไอโซลิวซีนที่สงวนไว้ (codon [ATT]) ที่ตำแหน่ง #923 เปลี่ยนเป็น valine (codon [GTT]) เป็นตัวแปรที่หายากเนื่องจากความถี่อัลลีลรอง (MAF) คือ C {{ 9}}.010031 (2655 คนในตัวอย่างทั้งหมด 264690) ตาม TOPMED (Taliun et al. 2021) และ C = 0.016267 (3343 คนในตัวอย่างทั้งหมด 205514) ตาม ALFA (Phan et al. 2020; Sherry et al. 2001). ในตารางที่ 1 แสดงชีวภูมิศาสตร์มนุษย์ของความถี่ของความหลากหลายในภูมิภาคต่างๆ ของทวีปตามข้อมูลโครงการ ALFA (Phan et al. 2020; Sherry et al. 2001) การศึกษาในภายหลังยืนยันว่าอัลลีลที่หายากนี้มีผลเช่นเดียวกันกับ T1D, โรคสะเก็ดเงิน (PS) (Li et al. 2010) และ psoriatic arthritis (PsA) (Budu-Aggrey et al. 2017) ในทางตรงกันข้าม SNP นี้มีความสัมพันธ์เป็นปัจจัยเสี่ยงต่อความอ่อนแอของการพัฒนา ankylosing spondylitis (AS) (Ellinghaus et al. 2016), Crohn's disease (CD) (Ellinghaus et al. 2016; Budu-Aggrey et al. 2017 ) และโรคลำไส้ใหญ่อักเสบเป็นแผล (UC) (Ellinghaus et al. 2016; Budu-Aggrey et al. 2017)

Chistiakov และคณะ (2010) แสดงให้เห็นว่าการกลายพันธุ์ที่สูญเสียการทำงาน E627X และ I923V ของ MDA5 นั้นสัมพันธ์กับการผลิตอินเตอร์ฟีรอนที่เหนี่ยวนำให้เกิดโพลิล่าง (I: C) ในเซลล์โมโนนิวเคลียร์ในเลือดส่วนปลายของผู้ป่วยเบาหวานชนิดที่ 1 ดังนั้นจึงมีการป้องกัน T1D นอกจากนี้ยังระบุด้วยว่าในโมเลกุล MDA5 การแทนที่กรดอะมิโน I923V อยู่ในบริเวณใกล้เคียงกับส่วนที่เหลือของ H927 ซึ่งก่อให้เกิดการจับกันของ dsRNA (Yoneyama และ Fujita 2008) อย่างไรก็ตาม ตัวแปร MDA I923V นั้นแสดงให้เห็นว่ามีความสามารถปกติในการจับ dsRNA แต่กิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาลดลง 25-เท่า (Shigemoto et al. 2009) ดังนั้นความหลากหลายนี้ดูเหมือนจะไม่ส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติการจับกรดของนิวคลีโอไทด์ของ helicase ที่ตรวจจับ RNA ของไซโตพลาสซึม แต่เปลี่ยนการทำงานของมันโดยกลไกที่ยังไม่ทราบ

พบความสัมพันธ์ระหว่าง IFHI1 polymorphism และอุบัติการณ์ของการติดเชื้อ enterovirus ใน T1D และความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปร MDA5 I923V และความถี่ของ enterovirus RNA ในผู้ป่วย T1D (Looney et al. 2015) นอกจากนี้ การศึกษาล่าสุดเกี่ยวกับ MDA5- และหนู MAVSknockout แสดงให้เห็นบทบาทที่สำคัญของโปรตีนเหล่านี้ในการไกล่เกลี่ยการตอบสนองของอินเตอร์ฟีรอนประเภท 1 ต่อไวรัส Coxsackie B (Wang et al. 2010) โปรตีนตัวนำของไวรัสเมงโกแสดงเพื่อป้องกันการแสดงออกของ IFN- โดยการปิดกั้นการลดขนาดของ IRF3 ที่จำเป็นสำหรับการเปิดใช้งานปัจจัยนี้ (Hato et al. 2007) การสังเกตนี้ชี้ให้เห็นว่าตัวแปรที่ขัดขวางการทำงานของ IFIH1 ในการตอบสนองของโฮสต์ต้านไวรัสนั้นได้รับการคัดเลือกในเชิงลบ แทนที่จะเลือกในเชิงบวก เนื่องจากพวกมันให้การป้องกันจาก T1D (Crow 2011)

เชาและคณะ (2018) ได้วิเคราะห์ตัวรับ RIG-I-like อย่างกว้างขวางในหมู่คนอื่นๆ ในขณะที่ Brisse และ Ly (2019) ได้ทบทวนวิวัฒนาการและการเก็งกำไรของ MDA5 และ RIG-I ที่เกี่ยวข้องอย่างกว้างขวาง ตำแหน่งของสิ่งตกค้างที่เปลี่ยนแปลงในหรือใกล้กับไซต์ที่จับกับ RNA และ ATP หรืออินเทอร์เฟซของเส้นใยทำให้เราตั้งสมมติฐานว่าการกลายพันธุ์ที่สังเกตได้อาจเพิ่มความเสถียรของเส้นใย IFIH1 โดยการเพิ่มความสัมพันธ์ที่แท้จริงระหว่าง IFIH1 และ dsRNA หรือระหว่าง IFIH1 โมเลกุลในเส้นใยหรือโดยการลดประสิทธิภาพของ ATP ไฮโดรไลซิส และดังนั้น อัตราการแยกชิ้นส่วนของเส้นใย (Rice et al. 2014)

งานนี้แสดงถึงการศึกษาโครงสร้างของบทบาทที่เป็นไปได้ของตัวแปร rs35667974 ที่ใช้ร่วมกันของ autoimmune locus IFIH1 ซึ่งรายงานว่านำไปสู่ฟีโนไทป์ของฟังก์ชันที่ถูกยับยั้งซึ่งเข้ารหัสการแทนที่กรดอะมิโน Ile923Val ในผลิตภัณฑ์โปรตีนของยีน IFIH1 MDA5 ยีนหลังเป็นยีนเชิงสาเหตุที่เป็นไปได้ทางชีวภาพที่ใช้ร่วมกันระหว่างโรคต่างๆ ซึ่งมีอิทธิพลต่อการควบคุมการแสดงออกของไซโตไคน์และคีโมไคน์ในท้องถิ่นที่ป้องกันภูมิต้านทานผิดปกติ (Colli et al. 2010) งานนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อสำรวจกลไกที่ยังคงไม่ทราบซึ่งการทดแทน Ile923Val ช่วยลดกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของ MDA5 ของมนุษย์ ในการศึกษานี้ เราตรวจสอบความแตกต่างในการทำงานร่วมกันของ MDA5 กับ dsRNA ระหว่าง Ile923Val ดั้งเดิมและ Ile923Val ที่หายากในการเริ่มต้นของกลไกการอักเสบ ดังนั้นเราจึงมุ่งตรวจสอบพฤติกรรมแบบไดนามิกของคอมเพล็กซ์ MDA5 / dsRNA ของมนุษย์ในสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำในที่ที่มี Ile923 หรือ Val923 เมื่อ uracil 2′-O ถูกเมทิลเลตหรือไม่ การวิเคราะห์โครงสร้างของความไวต่อยีนร่วมกันที่หาได้ยากหรือตำแหน่งการป้องกันอาจให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับความเข้าใจของเราเกี่ยวกับพยาธิสรีรวิทยาของโรคแพ้ภูมิตัวเอง และผลการวิจัยอาจส่งผลต่อการจัดการโรคภายใต้การศึกษาที่ดีขึ้น

วัสดุและวิธีการ

การสืบค้นลำดับ การสร้างต้นไม้สายวิวัฒนาการ และการวิเคราะห์การเลือกเชิงบวก

ลำดับโปรตีนของ Homo sapiens (sequence ID: NP_071451.2) ถูกดึงมาจากฐานข้อมูล UniProt (The UniProt Consortium 2021) เพื่อค้นหาความคล้ายคลึงกันข้ามสปีชีส์ การค้นหา BLAST ได้ดำเนินการกับ Mega BLAST (ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ, NCBI, Bethesda, MD, USA) ที่ฐานข้อมูลโปรตีน RefSeq และ NR (และ PDB และ UniProt) โดยใช้ Blastp (โปรตีน-โปรตีน BLAST) กับ พารามิเตอร์เริ่มต้น (Altschul et al. 1997) โฮโมล็อก 1,000 รายการกับโปรตีน MDA5 ของมนุษย์ถูกเลือกในขั้นต้นและการเลือกข้ามสปีชีส์โดยเน้นที่โดเมนที่ปลาย C ที่มีลำดับรอบการแทนที่ I923V ของมนุษย์ถูกใช้เพื่อระบุการแปรผันนี้ในสปีชีส์อื่น Clustal Omega โปรแกรมการจัดตำแหน่งหลายลำดับ (Clustal-O) (Sievers et al. 2011) และเซิร์ฟเวอร์การจัดตำแหน่งหลายลำดับ T-Cofee (Notredame et al. 2000; Di Tommaso et al. 2011) ถูกนำมาใช้ในการจัดตำแหน่งโปรตีน และซอฟต์แวร์ชีวสารสนเทศแพลตฟอร์ม Unipro UGENE (Okonechnikov et al. 2012) เพื่อเลือกแสดงภาพการจัดแนวหลายรายการ

การวิเคราะห์เชิงวิวัฒนาการใช้เพื่อระบุตำแหน่งบนลำดับโปรตีนที่ได้รับการอนุรักษ์อย่างหนาแน่นในสปีชีส์ต่างๆ ซึ่งบ่งชี้ถึงความสำคัญทางโครงสร้าง (Andreou et al. 2018) ต้นไม้สายวิวัฒนาการถูกสร้างขึ้นโดยใช้วิธีความน่าจะเป็นสูงสุด (Nei และ Kumar 2000) และแบบจำลอง Tamura–Nei (Tamura และ Nei 1993) โดยมีการจำลองบูตสแตรป 500 ครั้ง (Felsenstein 1985) ต้นไม้เริ่มต้นสำหรับการค้นหาฮิวริสติกได้รับโดยอัตโนมัติโดยใช้อัลกอริทึม Neighbor-Join และ BioNJ กับเมทริกซ์ของระยะทางคู่ที่ประเมินโดยใช้แบบจำลอง Tamura–Nei จากนั้นเลือกโทโพโลยีที่มีค่าความน่าจะเป็นของล็อกที่เหนือกว่า การวิเคราะห์สายวิวัฒนาการเกี่ยวข้องกับลำดับนิวคลีโอไทด์แบบโฮโมล็อก 52 ลำดับ (ออโธล็อก 39 รายการและพาราล็อก 13 รายการ) ของยีน IFIH1 ของมนุษย์ ตำแหน่ง Codon รวมอยู่ที่ 1 บวก 2 บวก 3 บวก Noncoding มีทั้งหมด 3729 ตำแหน่งในชุดข้อมูลสุดท้าย การวิเคราะห์วิวัฒนาการดำเนินการโดยใช้ชุดซอฟต์แวร์ MEGA11 (Tamura et al. 2021)

ในการตรวจสอบว่ายีน IFIH1 มีวิวัฒนาการแบบปรับตัวหรือไม่ เราได้ใช้โปรแกรม codeml ในชุดซอฟต์แวร์ PAML v4.9j (Yang 2007) ลำดับนิวคลีโอไทด์และไฟล์การจัดตำแหน่งลำดับโปรตีนที่สอดคล้องกันถูกส่งไปยัง PAL2NAL (Suyama et al. 2006) เพื่อสร้างไฟล์การจัดตำแหน่งนิวคลีโอไทด์อินพุต CODEML ที่เหมาะสม การวิเคราะห์การเลือกเชิงบวกสำหรับยีนออร์โธล็อก MDA5 ได้ดำเนินการโดยใช้แบบจำลองไซต์และไซต์สาขา (Yang et al. 2005; Yang และ Bielawski 2000) อัตราส่วนอัตราการแทนที่ที่ไม่มีความหมายเหมือนกัน/มีความหมายเหมือนกัน (ω=dN/dS) ให้การวัดความดันแบบเลือกที่ระดับกรดอะมิโน ขนาดของค่า dN/dS (ω) แสดงถึงประเภทของการเลือก: ω<1 for negative selection, ω=1 for neutral selection, and ω>1 สำหรับการเลือกเชิงบวก (Yang et al. 2005) ใน CODEML แบบจำลองไซต์ (M0, M1, M2, M3, M7 และ M8) และแบบจำลองไซต์สาขา (Clades A และ C) ได้รับการคัดเลือกเพื่อทำการวิเคราะห์การเลือกเชิงบวก (Bielawski and Yang 2004; Yang and Nielsen 2002) ในแบบจำลองไซต์ การทดสอบอัตราส่วนความน่าจะเป็น (LRT) ใช้เพื่อทดสอบการเลือกเชิงบวกโดยการเปรียบเทียบแบบจำลองสามคู่ (M0/M3, M2/ M1 และ M7/M8) การวิเคราะห์ดำเนินการทั้งสำหรับลำดับแบบเต็มความยาวและลำดับโดเมน C-Terminal (CTD)

การวิเคราะห์โครงสร้างและการจำลองพลศาสตร์โมเลกุล

โครงสร้างกล้องจุลทรรศน์ไครโออิเล็กตรอน (cryo-EM) ของเส้นใย hMDA5 – dsRNA ต่อหน้า ATP (PDB ID: 6GKM) (Yu et al. 2018) (Berman et al. 2000) ถูกใช้เป็นระบบแบบจำลองสำหรับการเปลี่ยนแปลงของโมเลกุล ( ม.ป.ป.). การจำลอง. โปรตีนตกค้างทั้งหมดได้รับการแก้ไข (307–1020) 14 คู่เบสของ RNA แบบเกลียวคู่ (dsRNA) และสังกะสีที่ประสานกันยังคงอยู่ ในขณะที่สิ่งตกค้างที่ขาดหายไปถูกสร้างแบบจำลองโดยใช้เซิร์ฟเวอร์ SWISS-MODEL (Waterhouse et al. 2018) พารามิเตอร์สนามพลังและอะตอมของไฮโดรเจนถูกเพิ่มโดยใช้โมดูล XLEaP ของ AMBER 18 (Case et al. 2005) สนามพลังสีเหลืองอำพัน f14SB (Maier et al. 2015) และ f99OL3 (Zgarbová et al. 2011) ถูกนำมาใช้สำหรับโปรตีนและ RNA ตามลำดับ โดยมีพารามิเตอร์ modrna08 (Aduri et al. 2007) สำหรับนิวคลีโอไซด์ที่ถูกดัดแปลง การกลายพันธุ์ของ I923V ถูกนำมาใช้ใน MDA5 โดยการลบกลุ่มเมทิล Cδ ของ I923 ด้วยตนเอง ในขณะที่ไรโบสที่ดัดแปลงของ U12 ถูกเมทิลเลตที่ 2′-O โดยใช้ MRU ของไลบรารี modrna08 ไอออนของสังกะสีถูกสร้างพันธะกับซิสเทอีนเรซิดิว 4 ตัว 907, 910, 962 และ 964 โดยใช้พารามิเตอร์สนามแรงที่เหมาะสมเพื่อรักษาทรงกลมโคออร์ดิเนชันทรงสี่หน้า (ความยาวพันธะ Zn–S ที่ 2.35 Å กับ 50 กิโลแคลอรี·โมล–1·Å–2 ค่าคงที่ของแรงและมุม S–Zn–S ที่ 109.5 องศากับ 25 กิโลแคลอรี·โมล–1·แรด–2)

ด้วยวิธีนี้ เราได้เตรียม 4 ระบบสำหรับการจำลอง MD: (i) MDA5–dsRNA ดั้งเดิม, (ii) MDA5(V923)–dsRNA, (iii) MDA5–dsRNA(2′OMe) และ (iv) MDA5( V923)–dsRNA(2′OMe) ระบบทั้งหมดถูกละลายในกล่องตัวทำละลายทรงแปดด้านที่ตัดทอนของโมเลกุลน้ำ TIP3P ที่ปรับสมดุลไว้ล่วงหน้า โดยมีบัฟเฟอร์ขั้นต่ำ 10 Å รอบสารเชิงซ้อน จากนั้นจึงเพิ่มจำนวนเคาน์เตอร์ไอออนที่ต้องการเพื่อให้ได้การสะเทินประจุของระบบ การจำลอง MD ดำเนินการด้วยโมดูล PMEMD (Salomon-Ferrer et al. 2013) ที่เร่งด้วย GPU ใน AMBER 18 และขั้นตอนเวลา 2 fs อุณหภูมิถูกควบคุมโดยใช้เทอร์โมสตัท Langevin ที่มีความถี่การชนกันที่ 1.0 ps–1 ในขณะที่ความดันถูกควบคุมโดยใช้ Berendsen barostat โดยมีเวลาคลายแรงดันที่ 1.0 ps SHAKE ใช้เพื่อจำกัดพันธะที่เกี่ยวข้องกับอะตอมของไฮโดรเจนด้วยค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ 10–6 Å ในขณะที่การโต้ตอบแบบไม่มีพันธะถูกคำนวณด้วยขีดจำกัดพื้นที่โดยตรงที่ 10 Å

การลดพลังงานในขั้นต้นดำเนินการเป็นเวลา 1{{20}},000 ก้าวโดยมีตำแหน่งบังคับคงที่ 100 กิโลแคลอรี·โมล–1·Å–2 แรงคงที่ บนอะตอมที่ไม่ใช่ไฮโดรเจนของ MDA5–dsRNA จากนั้น ตัวทำละลายถูกทำให้สมดุลที่ 300 K และ 1 atm ผ่านการจำลองรอบสั้นๆ ในชุด NVT และ NPT ที่ 100 ps และ 400 ps ตามลำดับ ในขณะที่รักษาการยับยั้งบนอะตอมที่ไม่ใช่ไฮโดรเจนของตัวถูกละลาย ต่อจากนั้น การลดพลังงานถูกดำเนินการเป็นเวลา 10,000 ขั้น แต่ด้วยการจำกัดตำแหน่งที่ 10 กิโลแคลอรี·โมล–1·Å–2 เฉพาะบนอะตอม C ของ MDA5 และแกนหลักฟอสเฟตของ dsRNA ใน 3 กลุ่มย่อยจะค่อยๆ คลายตัว (10.0, 1.0, 0.1 กิโลแคลอรี·โมล–1·Å–2) ตลอด 1 นาโนเมตร ตามด้วยการปรับสมดุลแบบไม่ยับยั้งชั่งใจ 9 นาโนเมตรภายใต้ความดันคงที่ หลังจากการปรับสมดุล 10 ns เริ่มต้นเหล่านี้ (ไม่ได้ใช้ในการวิเคราะห์) การจำลองการผลิต 100 ns ในชุด NPT ถูกดำเนินการสำหรับแต่ละระบบที่ 300 K และ 1 atm ในขณะที่จัดเก็บสแน็ปช็อตของระบบทุกๆ 5.0 ps สำหรับการวิเคราะห์โดยใช้ CPPTRAJ โมดูลของ AMBER 18 (Roe and Cheatham 2013) ตัวเลขทั้งหมดที่แสดงโมเดล 3 มิติถูกสร้างขึ้นโดยใช้ระบบกราฟิกโมเลกุล PyMOL (รุ่นโอเพ่นซอร์ส v.2.3)

ผลลัพธ์

การวิเคราะห์สายวิวัฒนาการของการทดแทน Ile923Val ของ MDA5

วิวัฒนาการและการคาดเดาของ MDA5 และ RIG-I ที่เกี่ยวข้องได้รับการตรวจสอบอย่างครอบคลุมโดย (Brisse และ Ly 2019) ที่นี่ วิวัฒนาการของ IFIH1 ถูกใช้เพื่อกำหนดองค์ประกอบการอนุรักษ์ในลำดับ MDA5 เกี่ยวกับความหลากหลายเฉพาะ การวิเคราะห์เชิงวิวัฒนาการเผยให้เห็นการอนุรักษ์ลำดับที่หนักหน่วงระหว่าง MDA5 ของสปีชีส์ต่างๆ (984 จาก 1,000 ลำดับที่ตรวจสอบมีไอโซลิวซีนที่ตำแหน่งเทียบเท่าของ hMDA #923) ในโดเมน RD/ CTD ซึ่งบ่งชี้ถึงความสำคัญเชิงโครงสร้าง/หน้าที่ ความหลากหลาย rs35667974 ใน exon 14 ของยีนของมนุษย์ทำให้เกิดการกลายพันธุ์ของกรดอะมิโนที่สงวนไว้ที่ตำแหน่ง 923 จาก Ile ถึง Val ใน hMDA5 อย่างไรก็ตาม มีสปีชีส์ที่อยู่ห่างไกลอีก 16 สปีชีส์ที่มีตำแหน่งเดียวกันซึ่งครอบครองโดยวาลีน (รูปที่ 1) ซึ่งบ่งชี้ความมีชีวิตของการเปลี่ยนแปลงนี้ข้ามสปีชีส์ในโดเมน RD/CTD ของ MDA5 และโดเมน RS/GY ที่เหมือนกันอย่างใกล้ชิดของไอโซฟอร์ม X1 เฮลิเคส X3 และ DHX58 (รูปที่ 2) นอกจากนี้ การจัดลำดับของภูมิภาครอบตำแหน่ง hMDA #923 (ลูปการโต้ตอบ CTD ของ MDA) เผยให้เห็นลำดับที่อนุรักษ์ในระดับปานกลางถึงสูงในบรรดาสปีชีส์ที่อยู่ห่างไกลซึ่งบ่งชี้ถึงความสำคัญในการทำงานของสปีชีส์ทั่วภูมิภาค

การตรวจจับการเลือกเชิงบวก

เพื่อตรวจสอบว่ายีน IFIH1 มีการพัฒนาแบบจำลองไซต์แบบปรับตัวและแบบจำลองไซต์สาขาหรือไม่ เพื่อดำเนินการวิเคราะห์การเลือกเชิงบวกของออโธล็อกของยีนทั้งหมดและโดเมน CTD ในแบบจำลองไซต์ ไม่มีการระบุไซต์การเลือกเชิงบวกสำหรับโดเมน CTD (ตารางที่ 2) M0 หมายถึงอัตราการวิวัฒนาการคงที่ (ω=dN/dS=0.2) (ตารางที่ 2) บางไซต์ที่ผ่านการคัดเลือกในเชิงบวกได้รับการระบุโดยใช้วิธีจำลองไซต์ M2- และ M8- สำหรับยีนทั้งหมด (ภาคผนวก ตารางที่ 1) แม้ว่าจะไม่ได้อยู่ในขอบเขตที่โต้ตอบกับ RNA และโดเมน CTD ในโมเดลไซต์ ω (dN/ dS) คือ<1 which indicates a highly conserved gene (Table 2, Suppl. Table 1). In the branch-site model, the human branch (as well as the primate's branch) was used as the foreground clade, the ω value was low, and no sites with posterior probability greater than 0.85 were identified (Suppl. Table 2).

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สำหรับโมเดลไซต์สาขา C สำหรับโดเมน CTD (เอกสารแนบตารางที่ 3) 33 เปอร์เซ็นต์ของไซต์กำลังพัฒนาที่หมวดหมู่ ω0=0 036. เนื่องจากไซต์ที่พัฒนาภายใต้หมวดหมู่นี้ไม่ได้แยกความแตกต่างระหว่างประเภทสาขา สาขาทั้งสองประเภทจึงมีค่า ω เท่ากันสำหรับไซต์ภายใต้หมวดหมู่นี้ ยิ่งไปกว่านั้น 55 เปอร์เซ็นต์ของไซต์กำลังพัฒนาภายใต้หมวดหมู่ ω2 ถึงกระนั้น สิ่งเหล่านี้มีค่า ω ที่เป็นเงื่อนไขในประเภทสาขา (ω20=0.25 และ ω21=0) นอกจากนี้ สำหรับโมเดลไซต์ย่อย C สำหรับยีนออร์โธล็อก MDA5 39 ยีน (ภาคผนวก ตารางที่ 4) 33 เปอร์เซ็นต์ของไซต์กำลังพัฒนาที่หมวดหมู่ ω0=0 027. ในทางกลับกัน 41 เปอร์เซ็นต์ของไซต์กำลังพัฒนาภายใต้หมวดหมู่ ω2 ถึงกระนั้น สิ่งเหล่านี้มีค่า ω ที่เป็นเงื่อนไขในประเภทสาขา (ω20=0.25 และ ω21=15.32)

การวิเคราะห์โครงสร้าง

การวิเคราะห์วิวัฒนาการที่ดำเนินการแสดงให้เห็นว่าการแทนที่ Ile923Val ไม่ใช่ตัวแปรเฉพาะในสปีชีส์มนุษย์ เนื่องจาก Val มีอยู่ในตำแหน่งลำดับ MDA5 ในสปีชีส์อื่นด้วย MDA5 เป็นตัวรับ RNA (dsRNA) ของไวรัสที่มีบทบาทสำคัญในการสร้างภูมิคุ้มกันต้านไวรัสผ่านความจำเพาะที่แตกต่างกันสำหรับ RNA ของไวรัส (Wu et al. 2013) มันแสดงให้เห็นว่า 2′-O-เมทิลเลชั่นของไวรัส mRNA มีความสำคัญต่อการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด ดังนั้นจึงมีข้อเสนอแนะว่า 2′-O-เมทิลเลชั่นเป็นลายเซ็นระดับโมเลกุลสำหรับความแตกต่างของ mRNA ในตัวกับไม่ใช่ตัวเอง (Zust et al. 2011). ในการตรวจสอบบทบาทที่เป็นไปได้ของการทดแทน Ile923Val ในตัวแปร missense IFIH1 rs35667974 เราได้วิเคราะห์โครงสร้างกล้องจุลทรรศน์ไครโออิเล็กตรอน (cryo-EM) ของเส้นใย MDA5–dsRNA ต่อหน้า ATP (PDB ID: 6GKM) (Yu et al. 2018) ตำแหน่ง 923 อยู่บนลูป 921–927 ที่โต้ตอบโดยตรงกับ dsRNA (รูปที่ 3A) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Ile923 ตั้งอยู่ 4.8 Å จาก 2′-ΟΗ ของยูริดีน U12 และอันตรกิริยาของพวกมันจะเสถียรผ่านพันธะไฮโดรเจนระหว่าง His927 ที่อยู่ติดกันและเบสยูราซิล การแทนที่ Ile923 โดย Val ในตัวแปร rs35667974 ไม่คาดว่าจะทำให้เกิดการปะทะแบบสเตอริก แทนที่จะลดการโต้ตอบกับ 2′-ΟΗ ของ uridine U12 (รูปที่ 3B) ในกรณีที่ RNA ถูกเมทิลเลตที่ไรโบสของ U12 ดังนั้นตัวแปร MDA5 ธรรมชาติที่มี Ile923 จะแสดงการสัมผัส van der Waals ที่น่าพอใจกับกลุ่ม 2′-OMe ของ U12 ที่ 3.6 Å (รูปที่ 3C) ในขณะที่ Val923 ของตัวแปร rs35667974 คือ ตั้งอยู่ที่ 5.0 Å (รูปที่ 3 มิติ) ความแตกต่างเหล่านี้ไม่สามารถบ่งบอกถึงผลกระทบที่สำคัญของการทดแทน Ile923Val ต่อ se; อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างที่ละเอียดอ่อนมักนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงการทำงานที่สำคัญผ่านการหยุดชะงักของไดนามิกเชิงโครงสร้างของระบบ

การคำนวณไดนามิกส์ระดับโมเลกุล

ในการตรวจสอบผลของการกลายพันธุ์ I923V ของ MDA5 ในการโต้ตอบกับ dsRNA ทั้งแบบเนทีฟและ 2′-Ο-เมทิลเลต เราได้ใช้การจำลองไดนามิกระดับโมเลกุลของ 4 ระบบที่ระดับเวลา 100-ns พลวัตของระบบถูกตรวจสอบโดยใช้ความผันผวนของรูตค่าเฉลี่ยกำลังสอง (RMSF) ของโปรตีนตกค้างแต่ละชนิดและระยะพันธะไฮโดรเจนของ H927 กับ U12 (รูปที่ 4) การคำนวณของเราแนะนำว่าการกลายพันธุ์ของ I923 ถึง V923 ใน MDA5 ส่งผลให้เกิดการรบกวนเล็กน้อยของไดนามิกภายในพื้นที่สัมผัส RNA (สารตกค้าง 923–934) และลูปปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีน (950–955) ของคอมเพล็กซ์ที่มี dsRNA ดั้งเดิม (รูปที่ 4C) . การสังเกตนี้คล้ายกันในกรณีของ 2′-O-methylation ใน U12 แม้ว่าจะสังเกตเห็นผลกระทบที่เด่นชัดกว่าในไดนามิกโดยรวมของบริเวณขั้วคาร์บอกซีของ MDA5 V923 กลายพันธุ์ (รูปที่ 4D)

ตอนนี้เมื่อพิจารณาปฏิสัมพันธ์ระหว่างพันธะไฮโดรเจนที่สำคัญของสารตกค้าง H927 ที่อยู่ติดกันกับฐาน uracil การจำลอง MD ของเราแนะนำว่าเมทิลเลชั่นที่ 2′-O ไม่ส่งผลกระทบต่อมันใน MDA5 ดั้งเดิม (รูปที่ 4E) อย่างไรก็ตาม การกลายพันธุ์ของ V923 ไม่ส่งผลกระทบต่อพันธะไฮโดรเจนของ H927 ใน dsRNA ดั้งเดิม แต่แสดงผลที่ไม่เสถียรต่อหน้า 2′-O-methylation (รูปที่ 4F) เมื่อนำมารวมกัน การจำลอง MD ของเราชี้ให้เห็นว่าแม้ว่าผลกระทบของการกลายพันธุ์ I923V ของ MDA5 ในการโต้ตอบกับ dsRNA ดั้งเดิมนั้นเล็กน้อย แต่ผลกระทบของมันในการเปลี่ยนแปลงและความเสถียรของคอมเพล็กซ์ MDA5 / RNA นั้นมีความสำคัญมากกว่าเมื่อ uracil คือ 2′-O-methylated .

การอภิปราย

การศึกษานี้แสดงถึงการตรวจสอบเชิงวิวัฒนาการและโครงสร้างของบทบาทของตัวแปร rs35667974 ที่ใช้ร่วมกันของ autoimmune locus IFIH1 ซึ่งรายงานว่านำไปสู่การปรับเปลี่ยนฟีโนไทป์ของฟังก์ชันการทำงานสำหรับ MDA5 (Downes et al. 2010) การประยุกต์ใช้ไซต์วิวัฒนาการและแบบจำลองไซต์สาขาเพื่อทำการวิเคราะห์การเลือกเชิงบวกบ่งชี้ว่าไม่มีไซต์การเลือกเชิงบวกในไซต์การโต้ตอบ RNA ที่ความหลากหลาย rs35667974 อยู่ แบบจำลองไซต์สาขาไม่ได้ระบุว่าไซต์ใดไซต์หนึ่งผ่านการคัดเลือกในเชิงบวกในโดเมน CTD

สิ่งนี้สอดคล้องกับความถี่การปรากฏตัวที่ต่ำมากของตัวแปร Ile923Val แม้ในประชากรมนุษย์ (ตารางที่ 1) อย่างไรก็ตามเมื่อเปรียบเทียบกับประชากรยุโรปอื่น ๆ มีความแตกต่างในความถี่ของอัลลีล C ในลำดับความสำคัญ โดยไม่มองข้ามขนาดตัวอย่างขนาดเล็ก การกระจายทางภูมิศาสตร์ของความหลากหลายภายใต้การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการปรากฏตัวของมันในประชากรยุโรปเป็นจุดเริ่มต้นอาจเกิดจากสภาพความเป็นอยู่และโภชนาการที่เปลี่ยนไปในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การตรวจสอบโครงสร้างของบทบาทของ SNP ที่ตรวจสอบได้ดำเนินการโดยการตรวจสอบโครงสร้างของคอมเพล็กซ์ dsRNA – MDA5 (ดั้งเดิมและกลายพันธุ์)

ที่ระดับการก่อตัวที่ซับซ้อน dsRNA–MDA5 การแนะนำการกลายพันธุ์ของ Ile923Val มีอิทธิพลต่อการทำงานร่วมกันของโดเมนโปรตีน C-terminal (CTD) กับ dsRNA ด้วยการแนะนำของโพรงที่ไม่ชอบน้ำถัดจากน้ำตาลไรโบสของสายเดี่ยวของ dsRNA . เราได้แสดงให้เห็นว่าในกรณีของเมทิลเลตอาร์เอ็นเอที่สายโซ่ฟอสฟอริโบซิลของสายหนึ่ง เอฟเฟกต์ไดนามิกเพิ่มเติมอาจมีอิทธิพลต่อปฏิสัมพันธ์ของมิวแทนต์ในขณะที่ไม่ส่งผลต่อประเภทไวด์ สิ่งนี้สอดคล้องกับการศึกษาเชิงทดลอง (Looney et al. 2015; Brisse และ Ly 2019) แสดงให้เห็นว่าผลกระทบของความหลากหลายของ Ile923Val ที่ระบุในบริเวณใกล้เคียงของจุดโต้ตอบ MDA5 – dsDNA อาจไม่มีอิทธิพลต่อคุณสมบัติการจับ dsRNA ดั้งเดิม แต่เปลี่ยนแปลงโดย 2.5-การลดลงของกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยา (Shigemoto et al. 2009) นอกจากนี้ การศึกษาไดนามิกของโมเลกุลยังแสดงให้เห็นถึงบทบาทที่สำคัญของเมทิลเลชั่นในการกลายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่และความเสถียรของลูป MDA5 941–959 และ 970–977 ที่เกี่ยวข้องกับการทำงานร่วมกันของ dsRNA และการทำงานร่วมกันของโปรตีนในการก่อตัวของเส้นใย MDA ผลกระทบดังกล่าวอาจขัดขวางการประกอบเส้นใย MDA5, การเชื่อมโยง MDA5–MAVS และการชุมนุมของเส้นใย MAVS ที่กระตุ้นการแสดงออกของยีนอินเตอร์เฟอรอนประเภท I เพิ่มเติม (IFN1: IFN และ IFN ) ในกรณีของ T1D และ PsA ผลที่ตามมาคือระดับที่ลดลงของกิจกรรมโปรตีน MDA5 และดังนั้นการผลิต IFN ที่ลดลงจะช่วยป้องกันภูมิต้านทานผิดปกติ ข้อสังเกตเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าตัวแปร IFIH1 หลายตัวที่คาดการณ์ว่าจะส่งผลต่อการทำงานร่วมกันของ MDA5 กับ MAVS และการลดลงของการผลิต IFN จะลดความเสี่ยงของโรค ในขณะที่ฟังก์ชัน MDA5 ปกติจะเกี่ยวข้องกับพวกมัน (Shigemoto et al. 2009)

สิ่งนี้นำไปสู่ข้อสรุปว่าในกรณีของ RNA ของไวรัส การทำเมทิลเลชั่น dsRNA ด้วยตัวเอง ซึ่งเป็นการกลายพันธุ์ที่ระบุ RNA เป็นปัจจัยการเลือก/กระตุ้นที่สำคัญสำหรับการแนะนำผลการป้องกันในโรคภูมิต้านตนเองบางชนิด ผลลัพธ์จากการศึกษาปัจจุบันขยายความรู้ของความสำคัญทางชีวภาพของ rs35667974 SNP ของ IFIH1 locus ในการพัฒนาโรคดังกล่าว และเน้นความสำคัญของการศึกษายีนที่ใช้ร่วมกันโดยโรคภูมิต้านตนเองหลายชนิด อย่างไรก็ตาม ในการศึกษาประชากรสำหรับความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมของ SNPs กับโรคภูมิต้านตนเอง การใช้ เช่น PCR-RFLPs การหาลำดับ หรือชิปจีโนไทป์ จะไม่คำนึงถึงกรณีของ RNA เมทิลเลชัน ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องทราบสถานะของเมทิลเลชันของ dsRNA ที่มีปฏิสัมพันธ์และผลกระทบต่ออัลลีล MDA5 ในกรณีของการรับรู้ dsRNA ของไวรัส (Wu et al. 2013) และความแตกต่างระหว่าง mRNA ของตัวเองและ nonself (Züst et al. 2011) การสูญเสียกลุ่มเมทิลจาก MDA5 ที่มีปฏิสัมพันธ์ เช่นในกรณีของ Ile923Val MDA5 กลายพันธุ์อาจส่งผลต่อการสร้างเส้นใยและการเหนี่ยวนำของอินเตอร์เฟอรอนประเภท I

โปรดทราบว่า Plenge et al. ก่อนหน้านี้ (2013) ได้กล่าวถึงศักยภาพของตัวแปรหายากในยีนที่เป็นสาเหตุของโรคเพื่อเป็นตัวแทนของเป้าหมายการรักษาเชิงสมมุติฐานสำหรับการแทรกแซงทางเภสัชกรรม เพื่อจุดประสงค์นี้ การทำงานทางชีวภาพของตัวแปรเชิงสาเหตุจะต้องเป็นที่รู้จักในความพยายามที่จะเชื่อมโยงการค้นพบทางพันธุกรรมกับเป้าหมายการรักษาใหม่ ดังนั้น การค้นหาตำแหน่งของตัวแปรเชิงสาเหตุในโครงสร้าง 3 มิติของโปรตีนนั้น ๆ และการตรวจสอบบทบาทของมันจากมุมมองเชิงโครงสร้าง/หน้าที่ในเส้นทางการก่อโรคที่นำไปสู่โรคภูมิต้านตนเอง ดูเหมือนจะมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการจัดการต่อไปและการรักษาที่ดีขึ้นของ ผู้ป่วย ยังคงมีความจำเป็นสูงสุดที่จะต้องก้าวไปไกลกว่าการค้นพบ SNP ที่เกี่ยวข้อง ไปสู่ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับตัวแปรเชิงสาเหตุเพื่ออธิบายกลไกระดับโมเลกุลและเส้นทางของโรค จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์โครงสร้างและหน้าที่เพิ่มเติมเพื่อตรวจสอบการจับกันของ ribose-2′-Ο-methylated self-dsRNA กับ MDA5 และผลกระทบต่อการสร้างไฟบริล MDA5 อย่างไร บทบาททางชีววิทยาที่เข้าใจยาก 2′-Ο-เมทิลเลตของ mRNA เป็นเซ็นเซอร์ความแตกต่างระหว่างไวรัสและ mRNA ในตัวในการเหนี่ยวนำของอินเตอร์เฟอรอนประเภทที่ 1 อาจถูกขยายไปยังเซ็นเซอร์ป้องกันในภูมิต้านทานผิดปกติบางอย่าง

บทสรุป

ความหลากหลายของยีน rs35667974 IFIH1 ที่หายากปกป้องจาก T1D, PS และ PsA ในขณะที่อัลลีล IFIH1 ที่ประชากรส่วนใหญ่มีต่อโรค การระดมทุนที่ Ile923Val MDA5 กลายพันธุ์ทำหน้าที่แตกต่างกันในการโต้ตอบกับ dsRNA ในตัวและโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับ 2′-O-methylated แสดงให้เห็นว่าในบางกรณีตัวแปรที่มีปฏิสัมพันธ์กับ dsRNA methylated ขัดขวางการก่อตัวของเส้นใย MDA5, ปฏิสัมพันธ์ MAVS และการก่อตัวของเส้นใยและ การส่งสัญญาณ IFN เช่นเดียวกับการตอบสนองต้านไวรัสของโฮสต์ อาจเป็นไปได้ว่าอาจถูกเลือกในทางลบ เนื่องจากพวกมันให้การป้องกันจากโรคต่างๆ

ผลงานของผู้เขียน

การสร้างแนวคิด—AA, AP, EEE และ GNG, วิธีการ—AA, AP และ EEE, การตรวจสอบ—AA, AP, MIZ, GNG และ EEE, การตรวจสอบ—GNG, AA, AP และ MIZ, ทรัพยากร—GNG, AA, AP และ MIZ การจัดการข้อมูล—AA และ AP การเขียนและการเตรียมร่างต้นฉบับ—EEE, GNG, AA, AP และ MZ, การเขียน การทบทวน และการแก้ไขต้นฉบับ—AA, AP, MZ, GNG และ EEE การสร้างภาพข้อมูล—AA, AP และ EEE การกำกับดูแล—EEE และการได้มาซึ่งเงินทุน—EEE ผู้เขียนทุกคนได้อ่านและยอมรับต้นฉบับฉบับที่จัดพิมพ์แล้ว

เงินทุน

เงินทุนการเข้าถึงแบบเปิดจัดทำโดย HEAL-Link ประเทศกรีซ งานนี้ได้รับการสนับสนุนจากโครงการ "INSPIRED-The National Research Infrastructures on Integrated Structural Biology, Drug Screening Eforts and Drug Target Functional Characterization" (Grant MIS 5002550) ซึ่งดำเนินการภายใต้การดำเนินการ "Reinforcement of the Research and Innovation Infrastructure" ได้รับทุนสนับสนุนจากโครงการปฏิบัติการ "ความสามารถในการแข่งขัน ผู้ประกอบการ และนวัตกรรม" (NSRF 2014–2020) และร่วมทุนโดยกรีซและสหภาพยุโรป (กองทุนเพื่อการพัฒนาภูมิภาคยุโรป)

ความพร้อมใช้งานของข้อมูล

ชุดข้อมูลที่ใช้และ/หรือวิเคราะห์ในระหว่างการศึกษาปัจจุบันสามารถขอได้จากผู้เขียนที่เกี่ยวข้อง

ประกาศ

ขัดผลประโยชน์

ผู้เขียนประกาศว่าไม่มีความขัดแย้งทางผลประโยชน์ ผู้ให้ทุนไม่มีบทบาทในการออกแบบการศึกษา ในการรวบรวม วิเคราะห์ หรือตีความข้อมูล ในการเขียนต้นฉบับหรือในการตัดสินใจเผยแพร่ผลงาน

การอนุมัติทางจริยธรรม

ไม่สามารถใช้ได้.

ยินยอมให้เข้าร่วม

ไม่สามารถใช้ได้.

ความยินยอมสำหรับการเผยแพร่

ไม่สามารถใช้ได้.

เปิดการเข้าถึง

บทความนี้ได้รับอนุญาตภายใต้ Creative Commons Attribution 4.0 International License ซึ่งอนุญาตให้ใช้ แบ่งปัน ดัดแปลง แจกจ่าย และทำซ้ำในสื่อหรือรูปแบบใดๆ ตราบใดที่คุณให้เครดิตที่เหมาะสมแก่ผู้เขียนต้นฉบับ ) และแหล่งที่มา ระบุลิงก์ไปยังสัญญาอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ และระบุว่ามีการเปลี่ยนแปลงหรือไม่ รูปภาพหรือเนื้อหาของบุคคลที่สามอื่นๆ ในบทความนี้รวมอยู่ในสัญญาอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ของบทความ เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่นในวงเงินเครดิตของเนื้อหา สมมติว่าเนื้อหาไม่รวมอยู่ในสัญญาอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ของบทความ และการใช้งานตามวัตถุประสงค์ของคุณไม่ได้รับอนุญาตตามข้อบังคับทางกฎหมาย หรือใช้งานเกินกว่าที่อนุญาต ในกรณีนั้น คุณต้องได้รับอนุญาตโดยตรงจากผู้ถือลิขสิทธิ์

อ้างอิง

1. Aduri R, Psciuk BT, Saro P et al (2007) พารามิเตอร์ของสนามพลังสีเหลืองอำพันสำหรับนิวคลีโอไซด์ดัดแปลงที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติใน RNA J Chem ทฤษฎีคอมพิวเตอร์ 3:1464–1475.

2. Altschul SF, Madden TL, Schäfer AA et al (1997) Gapped BLAST และ PSI-BLAST: โปรแกรมค้นหาฐานข้อมูลโปรตีนรุ่นใหม่ กรดนิวคลีอิก ความละเอียด 25:3389–3402

3. Andreou A, Giastas P, Christoforides E, Eliopoulos EE (2018) ข้อมูลเชิงลึกเชิงโครงสร้างและวิวัฒนาการภายในตระกูลยีน polysaccharide deacetylase ของ bacillus anthracis และ bacillus cereus

4. Aučynaitė A, Rutkienė R, Tauraitė D et al (2018) การระบุ 2′-O-methyluridine nucleoside hydrolase โดยใช้ห้องสมุด metagenomic โมเลกุล

5.Berman HM, Westbrook J, Feng Z et al (2000) ธนาคารข้อมูลโปรตีน กรดนิวคลีอิก Res 28:235–242.

6. Bielawski JP, Yang Z (2004) วิธีที่เป็นไปได้สูงสุดสำหรับการตรวจหาความแตกต่างของฟังก์ชันที่ไซต์ codon แต่ละแห่ง โดยประยุกต์ใช้กับวิวัฒนาการของตระกูลยีน

7. Biros E, Jordan MA, Baxter AG (2005) ยีนที่เป็นสื่อกลางในการโต้ตอบกับสภาพแวดล้อมในโรคเบาหวานประเภท 1

8. Boccaletto P, Machnicka MA, Purta E, et al (2018) MODOMICS: ฐานข้อมูลของเส้นทางการปรับเปลี่ยน RNA การปรับปรุงปี 2560 กรดนิวคลีอิก ความละเอียด 46:D303–D307

9. Brisse M, Ly H (2019) การวิเคราะห์โครงสร้างเปรียบเทียบและหน้าที่ของตัวรับ RIG-I-like: RIG-I และ MDA5

10. Budu-Aggrey A, Bowes J, Stuart PE et al (2017) อัลลีลการเข้ารหัสที่หาได้ยากใน IFIH1 สามารถป้องกันโรคข้ออักเสบสะเก็ดเงินได้ แอน รูม ดิส 76:1321–1324.

For more information:1950477648nn@gmail.com