人類病毒感染期間人類tRNA庫的必要性和動態表達

Grunnleggende konsepter

人類病毒依賴宿主細胞的翻譯資源。tRNA庫是一個重要的翻譯資源,因為人類病毒沒有編碼tRNA基因。通過tRNA測序,我們檢查了人類細胞在感染人類巨細胞病毒(HCMV)和SARS-CoV-2時的tRNA庫。HCMV誘導的tRNA表達變化主要由病毒驅動,細胞免疫反應的影響很小。值得注意的是,特定的tRNA翻譯後修飾似乎調節了穩定性,並容易受到HCMV的操縱。相反,SARS-CoV-2感染對tRNA表達或修飾沒有顯著影響。

Sammendrag

本研究利用tRNA測序檢查了人類細胞在感染人類巨細胞病毒(HCMV)和SARS-CoV-2時tRNA庫的變化。

HCMV感染:

• HCMV感染導致HFF細胞中許多細胞質tRNA基因的表達發生顯著變化,主要由病毒驅動,細胞免疫反應的影響很小。
• 特定tRNA的翻譯後修飾水平發生變化,如二氫尿嘧啶修飾在Val-CAC、Val-TAC和Gly-CCC tRNA基因上降低,可能影響tRNA的穩定性。
• 抗凋亡修飾ms2t6A在Lys-TTT tRNA上的水平在干擾素處理細胞中升高,但在HCMV感染過程中逐步降低。

SARS-CoV-2感染:

• SARS-CoV-2感染並未顯著影響Calu3細胞的tRNA表達或修飾水平。

病毒基因密碼子使用:

• HCMV基因的密碼子使用與人類分化相關基因的密碼子使用相關,而SARS-CoV-2基因的密碼子使用則與增殖相關基因的密碼子使用相關。
• 兩種病毒的結構和基因表達相關基因都表現出對宿主細胞tRNA庫的高度適應。

CRISPR篩選:

• 針對人類所有tRNA基因和tRNA修飾酶的全面CRISPR篩選實驗,確定了特定tRNA和修飾酶在正常細胞生長和HCMV感染中的重要性。
• 某些tRNA基因和修飾酶的敲除可以提高或降低HCMV感染效率。

總之,本研究揭示了tRNA庫與病毒感染動力學之間的動態互作,為宿主-病毒相互作用的機制提供了新的見解。

Statistikk

在HCMV感染72小時時,大多數tRNA基因的表達水平發生4倍以上的變化。
HCMV感染導致Val-CAC、Val-TAC和Gly-CCC tRNA基因上的二氫尿嘧啶修飾水平降低。
HCMV感染導致Lys-TTT tRNA上的ms2t6A修飾水平逐步降低,而干擾素處理則導致其水平升高。
HCMV結構和基因表達相關基因的密碼子使用與人類分化相關基因的密碼子使用高度相關,而SARS-CoV-2相關基因則與增殖相關基因的密碼子使用相關。

Sitater

"HCMV感染導致的tRNA表達變化主要由病毒驅動,細胞免疫反應的影響很小。"
"特定tRNA翻譯後修飾似乎調節了穩定性,並容易受到HCMV的操縱。"
"SARS-CoV-2感染對tRNA表達或修飾沒有顯著影響。"

Viktige innsikter hentet fra

Essentiality and dynamic expression of the human tRNA pool during viral infection

by Aharon-Hefet... klokken www.biorxiv.org 04-30-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.25.591047v1

Dypere Spørsmål

HCMV和SARS-CoV-2如何利用宿主細胞的tRNA庫來支持自身的基因表達?

HCMV（人類巨細胞病毒）和SARS-CoV-2（嚴重急性呼吸綜合症冠狀病毒2型）都依賴宿主細胞的tRNA庫來支持其基因表達。HCMV在感染過程中會顯著改變宿主細胞的tRNA表達，特別是在感染後的24小時和72小時，許多低表達的tRNA在感染後被上調，這表明病毒能夠操控宿主的tRNA表達以滿足其翻譯需求。相對而言，SARS-CoV-2感染後，宿主細胞的tRNA庫保持穩定，僅有少數tRNA顯示出顯著的表達變化。這種差異可能與HCMV的長期複製周期和對宿主翻譯機制的依賴有關，而SARS-CoV-2則可能通過宿主關閉機制來減少宿主mRNA的表達，從而降低對tRNA調整的需求。總體而言，HCMV的基因表達與宿主的分化相關，而SARS-CoV-2的基因表達則更傾向於增殖相關的編碼特徵。

除了tRNA,病毒是否還利用其他宿主翻譯機制來優化自身的基因表達?

除了tRNA，病毒還利用其他宿主翻譯機制來優化自身的基因表達。病毒可以通過調節宿主細胞的翻譯因子、核糖體組裝和mRNA的穩定性來影響翻譯過程。例如，HCMV能夠干擾宿主細胞的抗病毒反應，通過調節宿主的翻譯因子來促進自身基因的表達。此外，病毒還可能利用宿主的mRNA剪接和轉運機制，以確保其mRNA能夠有效地被翻譯成蛋白質。這些策略使得病毒能夠在宿主細胞中建立一個有利的環境，促進其自身的複製和增殖。

tRNA修飾在調節病毒感染過程中的具體作用機制是什麼?

tRNA修飾在調節病毒感染過程中扮演著重要角色，主要通過影響tRNA的穩定性和解碼能力來實現。特定的tRNA修飾，如二氫尿苷（dihydrouridine）和m3C修飾，能夠增強tRNA的穩定性，從而提高其在翻譯過程中的效率。在HCMV感染中，研究發現某些tRNA的二氫尿苷修飾水平下降，這可能導致這些tRNA的穩定性降低，進而影響病毒蛋白的合成。此外，tRNA的修飾也可能影響核糖體的解碼準確性，從而影響病毒mRNA的翻譯效率。這些修飾的變化不僅影響病毒的基因表達，還可能影響宿主細胞的抗病毒反應，進一步促進病毒的生存和繁殖。因此，tRNA修飾在病毒感染過程中具有調節作用，影響病毒的複製和宿主的免疫反應。