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Estudiando el Coronavirus Bovina: MicroARNs y la Salud de los Ganados

La investigación resalta el impacto de los microARN en las infecciones por BCoV en bovinos.

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Tabla de contenidos

El coronavirus bovino (BCoV) es un virus que afecta a los bovinos y se sabe que causa varios problemas de salud, incluyendo diarrea en los terneros y problemas respiratorios. Este virus es parte de una familia más grande de virus conocidos como coronavirus, que también incluye otros virus conocidos como los que causan el resfriado común y COVID-19. Aunque el BCoV se conoce desde hace tiempo, los científicos aún están tratando de aprender más sobre cómo funciona e interactúa con los animales hospedadores.

Clasificación y Estructura del Virus

El BCoV se clasifica como un miembro de la familia de los coronavirus. Tiene una estructura específica, con una cadena sencilla de ARN como su material genético. El ARN está rodeado de proteínas que ayudan al virus a infectar las células del hospedador. El virus necesita primero unirse a receptores específicos en la superficie de las células del hospedador para entrar en ellas. En el caso del BCoV, se cree que una proteína llamada Furin es crucial para que el virus entre e infecte las células.

El Papel de los MicroARN

Los microARN son moléculas pequeñas en la célula que juegan papeles importantes en la regulación de la expresión génica. Pueden promover o inhibir la expresión de genes específicos. Estudios recientes han mostrado que estos microARN también pueden influir en cómo los virus se replican y se propagan dentro del hospedador. En el contexto del BCoV, ciertos microARN pueden ayudar al virus a infectar las células de manera más efectiva o asistir al hospedador en luchar contra la infección.

Objetivos del Estudio

Los principales objetivos de la investigación sobre el BCoV incluyen entender cómo se replica el virus, cómo interactúa con las células del hospedador y qué factores pueden influir en estos procesos. Más específicamente, los científicos buscan aprender sobre el papel de microARN específicos en el contexto de la infección por BCoV, enfocándose en cómo estos microARN pueden impactar la replicación viral y la respuesta inmune del hospedador.

Infección Viral y Respuesta del Hospedador

Cuando el BCoV infecta a una vaca, entra en las células del hospedador y se apodera de la maquinaria celular para producir más partículas víricas. Este proceso puede llevar a daño celular y varios problemas de salud en los animales afectados. El sistema inmunológico del hospedador intenta responder a la infección, pero el virus ha evolucionado formas de evadir la detección inmune. Entender la dinámica entre el virus y la respuesta inmune es crucial para desarrollar estrategias para controlar o tratar infecciones por BCoV.

Identificando Jugadores Clave

La investigación ha identificado varias moléculas importantes involucradas en la infección por BCoV, incluyendo Furin, ACE2, TMPRSS2 y Neuropilina-1. Estas proteínas actúan como puertas de entrada para que el virus entre en las células del hospedador. La presencia y los niveles de actividad de estas proteínas pueden determinar cuán efectivamente el BCoV puede infectar al hospedador. Si los científicos pueden detectar cómo estas moléculas interactúan con el BCoV, podría llevar a nuevos métodos de tratamiento.

MicroARN-16a y la Replicación de BCoV

Un microARN en particular, conocido como bta-miRNA-16a, ha sido de interés en la investigación del BCoV. Los estudios han mostrado que los niveles de este microARN varían durante la infección con diferentes cepas de BCoV, sugiriendo que juega un papel en la capacidad del virus para replicarse y propagarse. Los hallazgos muestran que el bta-miRNA-16a puede inhibir la replicación del BCoV al dirigirse a las proteínas víricas responsables de la infección.

Métodos Experimentales

Para estudiar los efectos del bta-miRNA-16a en el BCoV, los científicos realizan varios experimentos. Infectan células de vaca con diferentes cepas de BCoV y luego monitorean los niveles de bta-miRNA-16a. Además, manipulan la expresión de este microARN para observar cómo afecta la replicación viral y la respuesta inmune. Esto ayuda a entender el papel general del bta-miRNA-16a en las infecciones por BCoV.

Perspectivas sobre la Infección por BCoV

A través de estos experimentos, los investigadores han encontrado que el bta-miRNA-16a puede reducir significativamente los niveles de BCoV en células infectadas. Esto indica que el microARN puede servir como un mecanismo de defensa natural contra el virus. Además, la investigación muestra que el bta-miRNA-16a puede mejorar la respuesta inmune al aumentar la producción de ciertas citoquinas, que son moléculas señalizadoras que ayudan a coordinar la respuesta inmune.

Implicaciones para el Tratamiento

Las implicaciones de estos hallazgos son significativas. Si el bta-miRNA-16a puede inhibir efectivamente la replicación del BCoV y mejorar la respuesta inmune del hospedador, podría llevar a nuevas estrategias terapéuticas. Los científicos podrían desarrollar tratamientos que aumenten la expresión de este microARN o usarlo en vacunas para mejorar la salud del ganado.

Conclusión

En resumen, el BCoV es un patógeno importante en los bovinos que causa varios problemas de salud. Entender las interacciones entre el virus, las células del hospedador y microARNs como el bta-miRNA-16a puede proporcionar valiosas perspectivas sobre posibles opciones de tratamiento. La investigación en curso tiene como objetivo profundizar la comprensión del BCoV e identificar estrategias para controlar su propagación en las poblaciones de bovinos.

Fuente original

Título: The dual actions of the host miRNA-16a in restricting Bovine coronavirus (BCoV) replication through targeting host cell Furin and in enhancing the host immune response.

Resumen: 1.The roles of host cell miRNAs have not been studied well in the context of BCoV replication and immune regulation. The main aim of this study was to identify some miRNA candidates that regulate essential host genes involved in BCoV replication, tissue tropism, and immune regulation. To achieve these goals, we used two isolates of BCoV (enteric and respiratory) to infect the bovine endothelial cells (BEC) and Madine Darby Bovine Kidney (MDBK) cells. This is in addition to the ex vivo model using the peripheral bovine blood mononuclear cells (PBMC). We determined the miRNA expression profiles in these cells after BCoV infection. miRA-16a is one of the differentially altered during BCoV infection. Our data shows that miRNA-16a is a significantly downregulated miRNA in both in vitro and ex vivo models. We confirmed the miRNA-16a expression profile by the qRT-PCR. Overexpression of the pre-miRNA-16a in BEC and MDBK cell lines resulted in marked inhibition of BCoV infection based on the viral genome copy numbers measured by qRT-PCR, the viral protein expression (S and N) measured by Western blot, and the virus infectivity using plaque assay. Our bioinformatic prediction showed that Furin is a potential target for the miRNA-16a. We checked the Furin protein expression level in the pre-miRNA-16a transfected/BCoV infected cells compared to the pre-miRNA scrambled to validate that. Our data shows marked inhibition of the Furin expression levels on the mRNA levels by qRT-PCR and the protein level by Western blot. The BCoV-S protein expression was markedly inhibited on both the mRNA and protein levels. To further confirm the impacts of the downregulation of the Furin enzyme on the replication of BCoV, we used transfected cells with specific Furin-siRNA parallel to the scrambled siRNA. A marked inhibition of BCoV replication was observed in the Furin-siRNA-treated group. To further validate Furin as a novel target for miRNA-16a, we cloned the 3UTR of the bovine Furin carrying the seed region of the miRNA-16a in the dual luciferase vector. Our data shows luciferase activity in the pre-miRNA-16a transfected cells decreased by more than 50% compared to the cells transfected with the construct carrying the mutated Furin seed region. Our data confirms miRNA-16a inhibits BCoV replication by targeting the host cell Furin and the BCoV-S glycoprotein. It will also enhance the host immune response, which contributes to the inhibition of viral replication. To our knowledge, this is the first study to confirm that Furin is a valid target for the miRNA-16a. Our findings highlight the clinical applications of the host miRNA-16a as a potential miRNA-based vaccine/antiviral therapy.

Autores: Maged Gomaa Hemida, A. U. Shah

Última actualización: 2024-05-29 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.29.596392

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.29.596392.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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