Arterivirussen, een familie van enkelstrengs RNA-virussen die behoort tot de orde Nidovirales, produceren meer eiwitten en boodschapper-RNA's dan eerder gemeld, een bevinding die belangrijke inzichten verschaft over een virus dat in de toekomst mogelijk zou kunnen evolueren om mensen te infecteren, volgens een nieuwe onderzoeksstudie.

Eerder, slechts negen genoomsequenties, bekend als transcriptieregulerende sequenties (TRS's), werden gemeld voor het arterivirus Simian hemorragic fever virus (SHFV), die apen infecteert. Echter, de nieuwe studie gebruikte sequencing-technologie van de volgende generatie en ontdekte dat 96 TRS's door dit virus werden gebruikt om subgenomische boodschapper-RNA's (sg-mRNA's) te produceren in zowel SHFV-geïnfecteerde niercellen als witte bloedcellen van makaken, apen die voornamelijk in Azië voorkomen. Vier van de eerder geïdentificeerde TRS's bleken niet de belangrijkste te zijn die werden gebruikt voor genexpressie.

De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences .

"Dit virus infecteert momenteel geen chimpansees of mensen, maar het is een van de virussen die onlangs op een lijst is geplaatst van mogelijke opkomende virussen die in de toekomst zouden kunnen evolueren om chimpansees en/of mensen te infecteren, " zei Dr. Margo A. Brinton, corresponderende auteur van het artikel en Regents' Professor of Biology aan de Georgia State University. "Niemand begrijpt wat het gastheerbereik van dit virus zo precies beperkt. SHFV zit in dezelfde virusgroep als verschillende virussen die belangrijke landbouwziekten veroorzaken en is ook gerelateerd aan het SARS-virus (Severe Acute Respiratory Syndrome)."

SHFV-infectie treft apen van verschillende soorten anders. Infecties bij soorten Afrikaanse apen zijn doorgaans asymptomatisch, maar infecties bij Aziatische makaken veroorzaken een acute, dodelijke hemorragische ziekte met overlijden binnen één tot twee weken na infectie. Het virus infecteert macrofagen en dendritische cellen, soorten witte bloedcellen die typisch essentiële componenten zijn van de initiële afweer van de gastheer tegen een virusinfectie.

Naast SHFV, de arterivirusfamilie omvat het Porcine Reproductie- en Respiratoir Syndroomvirus (PRRSV), die ziekte veroorzaakt bij varkens, en Equine arteritis virus (EAV), die ziekte bij paarden veroorzaakt.

Nidovirussen, de grote groep virussen waartoe arterivirussen behoren, ook het Coronavirus, Mesonivirus- en Ronivirus-families. Alle nidovirussen hebben een uniek replicatiemechanisme voor het genereren van sg-mRNA's van de rechterkant van het genoom-RNA, terwijl de virale replicatieve polyproteïnen direct vanaf de linkerkant van het genoom-RNA worden getranslateerd.

"TRS's reguleren de productie van de sjablonen voor de sg-mRNA's uit het genoom-RNA, " Zei Brinton. "De wijsheid was dat er één primaire TRS was voor elk structureel gen. Met behulp van next-generation sequencing om een ​​zeer diepe analyse te verkrijgen van alle sg-mRNA's die in de geïnfecteerde cellen zijn gemaakt, we ontdekten dat er meerdere TRS's waren voor veel van de structurele eiwitten (maximaal 11) en ze produceerden allemaal sg-mRNA's. Mensen dachten dat de weinige extra TRS's die eerder werden gevonden slechts back-ups waren en niet werden gebruikt tenzij de primaire werd geïnactiveerd door mutatie, maar onze gegevens laten zien dat ze allemaal altijd worden gebruikt."

De onderzoekers ontdekten ook TRS's in het linkergebied van het genoom die sg-mRNA's produceren die het virus een alternatief middel bieden om de overvloed aan replicatieve eiwitten te versterken.

In aanvulling, ze vonden enkele TRS's die sg-mRNA's genereerden met een ander leeskader dan het genoom, wat betekent dat voorheen onbekende eiwitten worden geproduceerd. RNA-nucleotidesequenties worden gelezen als tripletten door een vertalend ribosoom, met één aminozuur toegevoegd aan het groeiende eiwit per triplet. Het triplet wordt het leesraam genoemd. Als het met één of twee nucleotiden wordt verschoven, dit resulteert in een alternatief leeskader en een andere aminozuursequentie wordt vertaald.

"Deze bevinding toonde aan dat het virus daadwerkelijk meer eiwitten kan maken dan eerder werd gedacht, ' zei Brinton.

De studie ontdekte ook een aantal sg-mRNA's die alleen het terminale fragment van een bekend viraal eiwit produceren.

"Om de functie van elk van deze fragmenten te testen, "Brinton zei, "we hebben hun productie in geïnfecteerde cellen één voor één uitgeschakeld door elke startcode te muteren voor vertaling. Er werd minder virus geproduceerd als twee van deze fragmenten niet werden geproduceerd, wat suggereert dat ten minste enkele van deze kleine eiwitten functioneel belangrijk zijn.

"De functies van de nieuw ontdekte virale eiwitten zijn onbekend. Er is nog veel meer dat we moeten leren om te begrijpen hoe deze virale eiwitten de geïnfecteerde cel manipuleren en/of de virale replicatie reguleren."