Estudo do uso de códons nos vírus da Dengue, Zika e Chikungunya com foco em terapia por inibição seletiva de tRNAs contra arboviroses

O vírus da dengue (DENV), o vírus da Zika (ZIKV) e o vírus da chikungunya (CHIKV) são espécies que apresentam relevância clínica para a saúde pública. Porém, ainda não existe um tratamento específico ou vacina disponível para esses arbovírus. Nesse contexto, é fundamental encontrar novos alvos terapêuticos que possam auxiliar estratégias e tratamentos mais eficientes. A metodologia de codon usage tem demonstrado bons resultados para encontrar alvos para terapias que visam inibidores de tradução. Este estudo buscou analisar o uso de códons e o equilíbrio entre a abundância relativa dos RNAs transportadores (tRNAs) para encontrar alvos terapêuticos que irão estimular novas alternativas de tratamento para infecções causadas pelos DENV, ZIKV e CHIKV. Para tanto, foi replicada uma estratégia computacional, assumindo uma terapia hipotética de inibição seletiva de tRNA (Selective Transport RNA Inhibition Therapy - STRIT), onde foi estabelecido um índice de potencial terapêutico (T-score) para encontrar potenciais espécies de tRNA que poderiam ser inibidas seletivamente para atenuar a replicação viral na célula hospedeira. Foram identificados os cinco códons com maior frequência relativa vírus/hospedeiro (mais relevantes para o vírus) nas seis espécies de arbovírus, notando que todos terminam com purinas A ou G. Os códons GGA (Glicina), AGA (Arginina) e ATA (Isoleucina) são relevantes em todos os flavivirus (ZIKV, DENV-1, DENV-2, DENV-3, DENV-4), mas não no alphavirus CHIKV, onde os códons ACG (Treonina) e CCG (Prolina) são os mais relevantes. Posteriormente, selecionando os cinco códons com maiores T-score nas seis espécies virais (30 códons em total) encontramos apenas 11 códons diferentes, todos terminados com A ou G. Agrupados segundo o nucleotídeo na primeira posição do códon estes 11 códons são: (AGA, ACA, ATA, ACG), (GGA, GCA, GTA, GCG), (CTA, CCG) e (TGG). No agrupamento, notamos outro fato intrigante: que 10 dos 11 códons mais bem ranqueados por T-score, terminam com GA, CA, TA ou CG. Nosso método identificou as espécies de tRNA (através da identificação do códon cognato com maior T-score), cuja inibição funcional por qualquer método específico a anticódon, poderia ter potenciais efeitos terapêuticos em células infectadas pelo vírus da Dengue, Zika e Chikungunya causando a inibição da tradução das proteínas do vírus sem ter um efeito deletério na sobrevivência das células hospedeiras durante o período da infeção. A predominância absoluta dos nucleotídeos A e G na terceira posição dos 11 códons com maior T-score, que por sua vez indica uma preferência dos arbovírus por 11 espécies de tRNA com C ou T na primeira posição do anticódon, abre um novo espaço de pesquisa na interação vírus-hospedeiro.

Establishing RNA-RNA interactions remodels lncRNA structure and promotes PRC2 activity

Human Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2) catalysis of histone H3 lysine 27 methylation at certain loci depends on long noncoding RNAs (lncRNAs). Yet, in apparent contradiction, RNA is a potent catalytic inhibitor of PRC2. Here, we show that intermolecular RNA-RNA interactions between the lncRNA HOTAIR and its targets can relieve RNA inhibition of PRC2. RNA bridging is promoted by heterogeneous nuclear ribonucleoprotein B1, which uses multiple protein domains to bind HOTAIR regions via multivalent protein-RNA interactions. Chemical probing demonstrates that establishing RNA-RNA interactions changes HOTAIR structure. Genome-wide HOTAIR/PRC2 activity occurs at genes whose transcripts can make favorable RNA-RNA interactions with HOTAIR. We demonstrate that RNA-RNA matches of HOTAIR with target gene RNAs can relieve the inhibitory effect of a single lncRNA for PRC2 activity after B1 dissociation. Our work highlights an intrinsic switch that allows PRC2 activity in specific RNA contexts, which could explain how many lncRNAs work with PRC2.

Establishing RNA-RNA interactions remodels lncRNA structure and promotes PRC2 activity

ABSTRACTHuman Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2) catalysis of histone H3 lysine 27 methylation at certain loci depends on long noncoding RNAs (lncRNAs). Yet, in apparent contradiction, RNA is a potent catalytic inhibitor of PRC2. Here we show that intermolecular RNA-RNA interactions between the lncRNA HOTAIR and its targets can relieve RNA inhibition of PRC2. RNA bridging is promoted by heterogenous nuclear ribonucleoprotein B1, which uses multiple protein domains to bind HOTAIR regions via multi-valent protein-RNA interactions. Chemical probing demonstrates that establishing RNA-RNA interactions changes HOTAIR structure. Genome-wide HOTAIR/PRC2 activity occurs at genes whose transcripts can make favorable RNA-RNA interactions with HOTAIR. We demonstrate that RNA-RNA matches of HOTAIR with target gene RNAs can relieve the inhibitory effect of a single lncRNA for PRC2 activity after B1 dissociation. Our work highlights an intrinsic switch that allows PRC2 activity in specific RNA contexts, which could explain how many lncRNAs work with PRC2.

Sensing of amino acids by the gut-expressed taste receptor T1R1-T1R3 stimulates CCK secretion

CCK is secreted by endocrine cells of the proximal intestine in response to dietary components, including amino acids. CCK plays a variety of roles in digestive processes, including inhibition of food intake, consistent with a role in satiety. In the lingual epithelium, the sensing of a broad spectrum of l-amino acids is accomplished by the heteromeric amino acid (umami) taste receptor (T1R1-T1R3). T1R1 and T1R3 subunits are also expressed in the intestine. A defining characteristic of umami sensing by T1R1-T1R3 is its potentiation by IMP or GMP. Furthermore, T1R1-T1R3 is not activated by Trp. We show here that, in response to l-amino acids (Phe, Leu, Glu, and Trp), but not d-amino acids, STC-1 enteroendocrine cells and mouse proximal small intestinal tissue explants secrete CCK and that IMP enhances Phe-, Leu-, and Glu-induced, but not Trp-induced, CCK secretion. Furthermore, small interfering RNA inhibition of T1R1 expression in STC-1 cells results in significant diminution of Phe-, Leu-, and Glu-stimulated, but not Trp-stimulated, CCK release. In STC-1 cells and mouse intestine, gurmarin inhibits Phe-, Leu-, and Glu-induced, but not Trp-stimulated, CCK secretion. In contrast, the Ca2+-sensing receptor antagonist NPS2143 inhibits Phe-stimulated CCK release partially and Trp-induced CCK secretion totally in mouse intestine. However, NPS2143 has no effect on Leu- or Glu-induced CCK secretion. Collectively, our data demonstrate that functional characteristics and cellular location of the gut-expressed T1R1-T1R3 support its role as a luminal sensor for Phe-, Leu-, and Glu-induced CCK secretion.