بر اساس تحقیقات جدید، ویروس های پوشیده شده انتقال بین گونه ای بیشتری را نشان می دهند

مطالعه منتشر شده در میکروبیولوژی PNAS دریافتند که ویروس‌های پوشش‌دار دارای قابلیت انتقال بین گونه‌ای بیشتری هستند و احتمال بیشتری برای ایجاد عفونت‌های مشترک بین انسان و دام نسبت به ویروس‌های بدون پوشش دارند. این تحقیق نشان داد که پوشش های ویروسی به این پاتوژن ها در فرار از ایمنی میزبان کمک می کند.

زمینه

زئونوزیس به گسترش بیماری های عفونی بین حیوانات و انسان (یا بین انسان و حیوان) اشاره دارد. در چند دهه گذشته، انتقال بین گونه ای ویروس ها از حیوانات وحشی یا اهلی به انسان (زئونوز) منجر به اپیدمی های بزرگ شده است. با این حال، درک ما از این فرآیند پیچیده محدود است.

چندین زئونوز معروف عبارتند از: ویروس نقص ایمنی انسانی/سندرم نقص ایمنی اکتسابی (HIV/AIDS)، زیکا، ابولا، آنفولانزا، کووید و mpox. بنابراین، درک و پیش بینی ظهور ویروس به یک اولویت علمی تبدیل شده است. چندین عامل خطر زئونوز وجود دارد، از جمله حذف تنوع زیستی و تهاجم گونه‌ها، تنوع میزبان ویروسی، فراوانی تعامل، ویژگی‌های چرخه زندگی میزبان‌های مخزن، تجارت حیات وحش، و نزدیکی میزبان به انسان.

با این وجود، مطالعات قبلی نشان داده است که سه عامل به عنوان کمک کننده در خطر گسترش بیماری مشترک بین انسان و دام شناسایی شده است – ماده ژنتیکی ویروسی – ویروس های اسید ریبونوکلئیک (RNA) ممکن است نسبت به ویروس های DNA حساس تر باشند. محل تکثیر – ویروس هایی که به جای هسته در سیتوپلاسم میزبان تکثیر می شوند ممکن است مزیتی داشته باشند. و اندازه ژنوم – ژنوم های کوچکتر ممکن است زئونوز بیشتری داشته باشند.

ماهیت پوششی ویروس ها یک ویژگی مشخص است که آنها را از سایر موجودات متمایز می کند. بیشتر ویروس‌های مشترک بین انسان و دام که در گذشته باعث بیماری‌های انسانی شده‌اند، مانند آبله، mpox، کروناویروس‌ها، هاری، سرخک و آنفولانزا پوشش داده شده‌اند.

ژنوم یک ویروس می تواند با ارزیابی ویژگی هایی مانند سوگیری های استفاده از کدون یا دی نوکلئوتید و درجه ای که این سوگیری ها منعکس کننده موارد مشاهده شده در رونوشت های ژن میزبان است، اطلاعاتی در مورد گرایش میزبان و تمایل به مشترک بین انسان و دام ارائه دهد. ویژگی‌های اساسی ویروس‌ها با وجود این پیشرفت‌ها در درک انتقال بین گونه‌ای و بیماری مشترک انسان و دام ناشناخته باقی می‌مانند.

مطالعه

با استفاده از پایگاه داده ای از بیش از 12000 فعل و انفعالات ویروس-میزبان پستانداران، کار فعلی ویژگی های ویروسی کلیدی را بررسی کرد که بر قابلیت انتقال بین گونه ها و تمایل به بیماری مشترک انسان و دام تأثیر می گذارد تا درک بهتری از ویژگی های ویروسی که عمدتاً بیماری مشترک انسان و دام را تعیین می کنند.

در اینجا، محققان یک پایگاه داده بزرگ VIRION حاوی 5149 ویروس شناسایی شده از طریق مطالعات متاژنومی را بررسی کردند. این تحلیل اکتشافی از پایگاه داده Global Virome در یک شبکه (VIRION) استفاده کرد. به طور کلی، 5149 ویروس متعلق به 36 خانواده و 1599 گونه میزبان از 20 راسته مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند و 12888 ارتباط ویروس-میزبان را آشکار کردند.

به دنبال این، ویژگی های اساسی ویروس ها بر اساس – مواد ژنتیکی آنها تعریف شد. تک یا دو رشته ای؛ قطعه بندی شده یا بدون قطعه، در سیتوپلاسم یا هسته تکثیر شده، پوششی یا بدون پوشش، و اندازه ژنوم.

برای هر ویروس، تعداد گونه های میزبان طبیعی، به استثنای انسان، شناسایی و ثبت شد تا احتمال سوگیری کاهش یابد. سپس ویروس‌های پستانداران از نظر بیماری‌زایی بالقوه، یعنی توانایی آن‌ها برای بیماری مشترک بین انسان‌ها مورد بررسی قرار گرفتند.

یافته ها

نتایج نشان داد که تعداد گونه‌های میزبان برای ویروس‌های پوشش‌دار سریع‌تر از ویروس‌های بدون پوشش افزایش می‌یابد، که تقریباً دو برابر بیشتر برای نوع قبلی است. این تفاوت همچنین زمانی قابل تشخیص بود که فاکتور پوشش با سایر ویژگی های ویروسی ترکیب شد.

تمام خصوصیات ویروسی دیگر مورد بررسی قرار گرفتند یا معنی دار نبودند یا تا حدی معنی دار بودند. ویروس‌های پوششی بیشتر از ویروس‌های بدون پوشش در معرض انتقال بین گونه‌ای قرار می‌گیرند.

اشاره شد که ویروس‌های پوششی نسبت به ویروس‌های بدون پوشش نسبت بیشتری از انتشار مشترک بین انسان و دام دارند. با استفاده از رگرسیون لجستیک باینری با سوابق دنباله N ≥5، میل مشترک بین انسان و دام برای ویروس‌های پوششی در مقایسه با ویروس‌های بدون پوشش 2.5 برابر برآورد شد. بنابراین، ویروس های پوشش دار تمایل بیشتری برای سرریز مشترک بین انسان و دام نسبت به ویروس های بدون پوشش نشان دادند.

در همین حال، مشخص شد که ویروس‌هایی که در سیتوپلاسم تکثیر می‌شوند، بیشتر از ویروس‌هایی که در هسته تکثیر می‌شوند، (1.9 برابر) مشترک بین انسان و دام هستند. ویروس های قطعه بندی شده شانس ابتلا به بیماری مشترک بین انسان و دام را کمی بیشتر از ویروس های غیرقطعی افزایش می دهند. علاوه بر این، ویروس‌هایی با ژنوم‌های کوچک‌تر احتمال بیشتری برای ایجاد عفونت مشترک بین انسان و دام داشتند.

فقدان اثرات قابل توجه این دو ویژگی بر انتقال بین گونه‌ای به این معنی است که تأثیر آنها بر تمایل به بیماری مشترک انسان و دام می‌تواند به دلیل عوامل خاص انسان باشد یا به احتمال زیاد، به دلیل سوگیری در مجموعه داده‌های ویروس عفونی انسانی باشد.

این مطالعه همچنین بینش هایی را در مورد اینکه چگونه ویروس های پوشیده شده ممکن است میزبان ها را آلوده کنند ارائه کرد. این احتمال وجود داشت که پروتئین‌های پوششی از نظر ساختاری نسبت به پروتئین‌های کپسیدی محدودتر باشند، و به ویروس‌های پوشش‌دار اجازه می‌داد تا گیرنده‌های سلولی از گونه‌های میزبان مختلف را با انعطاف‌پذیری بیشتر متصل کنند، به تعداد بیشتری از گیرنده‌های جایگزین متصل شوند، یا جهش‌های سوئیچ میزبان را بدون به خطر انداختن عملکردهای دیگر تطبیق دهند.

مکانیسم احتمالی دیگر تقلید آپوپتوز است که در آن ذرات ویروسی توسط سلول‌های میزبان که به‌عنوان اجسام آپوپتوز با ساختارهای لیپیدی غشایی مشخص پنهان شده‌اند، غرق می‌شوند و به سلول‌های میزبان وارد می‌شوند.

نتیجه

نتایج نشان داد که ویروس‌های پوشش‌دار گونه‌های میزبان بیشتری را آلوده می‌کنند و نسبت به ویروس‌های بدون پوشش بیشتر احتمال دارد که مشترک بین انسان و دام باشند. در مقابل، سایر خصوصیات ویروسی مانند ترکیب ژنوم، ساختار، اندازه و محفظه تکثیر ویروس، اهمیت کمتری دارند.

بر اساس این مطالعه، پاکت های ویروسی برخلاف تصور قبلی، به طور قابل توجهی بر خطر بیماری مشترک بین انسان و دام تأثیر نمی گذارد یا حتی آن را کاهش نمی دهد، و این ممکن است به اولویت بندی تلاش های پیشگیری از شیوع کمک کند. یک پوشش ویروسی ممکن است با تسهیل انعطاف‌پذیری ساختاری پروتئین‌های متصل‌کننده به گیرنده و امکان غلبه بر موانع ورود ویروس، انتقال بین گونه‌ای را تسهیل کند.