Published July 10, 2023
| Version v1
Publication
Open
Identification and characterization of codon usage pattern and influencing factors in HFRS-causing hantaviruses
Creators
- 1. Government College University, Lahore
- 2. University of Agriculture Faisalabad
- 3. King Saud University
- 4. University of Maryland, College Park
Description
Hemorrhagic fever with renal syndrome (HFRS) is an acute viral zoonosis carried and transmitted by infected rodents through urine, droppings, or saliva. The etiology of HFRS is complex due to the involvement of viral factors and host immune and genetic factors which hinder the development of potential therapeutic solutions for HFRS. Hantaan virus (HTNV), Dobrava-Belgrade virus (DOBV), Seoul virus (SEOV), and Puumala virus (PUUV) are predominantly found in hantaviral species that cause HFRS in patients. Despite ongoing prevention and control efforts, HFRS remains a serious economic burden worldwide. Furthermore, recent studies reported that the hantavirus nucleocapsid protein is a multi-functional protein and plays a major role in the replication cycle of the hantavirus. However, the precise mechanism of the nucleoproteins in viral pathogenesis is not completely understood. In the framework of the current study, various in silico approaches were employed to identify the factors influencing the codon usage pattern of hantaviral nucleoproteins. Based on the relative synonymous codon usage (RSCU) values, a comparative analysis was performed between HFRS-causing hantavirus and their hosts, suggesting that HTNV, DOBV, SEOV, and PUUV, were inclined to evolve their codon usage patterns that were comparable to those of their hosts. The results indicated that most of the overrepresented codons had AU-endings, which revealed that mutational pressure is the major force shaping codon usage patterns. However, the influence of natural selection and geographical factors cannot be ignored on viral codon usage bias. Further analysis also demonstrated that HFRS causing hantaviruses adapted host-specific codon usage patterns to sustain successful replication and transmission chains within hosts. To our knowledge, no study to date reported the factors influencing the codon usage pattern within hantaviral nucleoproteins. Thus, the proposed computational scheme can help in understanding the underlying mechanism of codon usage patterns in HFRS-causing hantaviruses which lend a helping hand in designing effective anti-HFRS treatments in future. This study, although comprehensive, relies on in silico methods and thus necessitates experimental validation for more solid outcomes. Beyond the identified factors influencing viral behavior, there could be other yet undiscovered influences. These potential factors should be targets for further research to improve HFRS therapeutic strategies.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الحمى النزفية المصحوبة بالمتلازمة الكلوية (HFRS) هي مرض حيواني المنشأ فيروسي حاد تنقله وتنقله القوارض المصابة من خلال البول أو الفضلات أو اللعاب. مسببات HFRS معقدة بسبب مشاركة العوامل الفيروسية والعوامل المناعية والوراثية المضيفة التي تعيق تطوير الحلول العلاجية المحتملة لـ HFRS. يوجد فيروس هانتان (HTNV) وفيروس دوبرافا- بلجيكا (DOBV) وفيروس سيول (SEOV) وفيروس بومالا (PUUV) في الغالب في أنواع فيروسات هانتا التي تسبب HFRS في المرضى. على الرغم من الجهود المستمرة للوقاية والمكافحة، لا تزال معايير HFRS تشكل عبئًا اقتصاديًا خطيرًا في جميع أنحاء العالم. علاوة على ذلك، أفادت الدراسات الحديثة أن بروتين القفيصة النووية لفيروس هانتا هو بروتين متعدد الوظائف ويلعب دورًا رئيسيًا في دورة تكرار فيروس هانتا. ومع ذلك، فإن الآلية الدقيقة للبروتينات النووية في التسبب الفيروسي غير مفهومة تمامًا. في إطار الدراسة الحالية، تم استخدام مناهج مختلفة في السيليكو لتحديد العوامل التي تؤثر على نمط استخدام الكودون للبروتينات النووية الهانتافيرالية. استنادًا إلى قيم استخدام الكودون المرادف النسبي (RSCU)، تم إجراء تحليل مقارن بين فيروس هانتا المسبب لـ HFRS ومضيفيهم، مما يشير إلى أن HTNV و DOBV و SEOV و PUUV، كانوا يميلون إلى تطوير أنماط استخدام الكودون الخاصة بهم والتي كانت مماثلة لتلك الخاصة بمضيفيهم. أشارت النتائج إلى أن معظم الكودونات الممثلة تمثيلاً زائداً لها نهايات AU، والتي كشفت أن الضغط الطفري هو القوة الرئيسية التي تشكل أنماط استخدام الكودونات. ومع ذلك، لا يمكن تجاهل تأثير الانتقاء الطبيعي والعوامل الجغرافية على تحيز استخدام الكودون الفيروسي. أظهر المزيد من التحليل أيضًا أن HFRS التي تسبب فيروسات هانتا تكيفت مع أنماط استخدام الكودون الخاصة بالمضيف للحفاظ على سلاسل النسخ المتماثل والنقل الناجحة داخل المضيفين. على حد علمنا، لم تبلغ أي دراسة حتى الآن عن العوامل التي تؤثر على نمط استخدام الكودون داخل البروتينات النووية الهانتافيرالية. وبالتالي، يمكن أن يساعد المخطط الحسابي المقترح في فهم الآلية الأساسية لأنماط استخدام الكودون في فيروسات هانتا المسببة لـ HFRS والتي تساعد في تصميم علاجات فعالة مضادة لـ HFRS في المستقبل. تعتمد هذه الدراسة، على الرغم من شمولها، على طرق السيليكو وبالتالي تتطلب التحقق التجريبي للحصول على نتائج أكثر صلابة. بالإضافة إلى العوامل المحددة التي تؤثر على السلوك الفيروسي، قد تكون هناك تأثيرات أخرى لم يتم اكتشافها بعد. يجب أن تكون هذه العوامل المحتملة أهدافًا لمزيد من البحث لتحسين الاستراتيجيات العلاجية لـ HFRS.Translated Description (French)
La fièvre hémorragique avec syndrome rénal (HFRS) est une zoonose virale aiguë portée et transmise par des rongeurs infectés par l'urine, les excréments ou la salive. L'étiologie de HFRS est complexe en raison de l'implication de facteurs viraux et de facteurs immunitaires et génétiques de l'hôte qui entravent le développement de solutions thérapeutiques potentielles pour HFRS. Le virus Hantaan (HTNV), le virus Dobrava-Belgrade (DOBV), le virus de Séoul (SEOV) et le virus Puumala (PUUV) sont principalement présents chez les espèces hantavirales qui causent la SRHF chez les patients. Malgré les efforts continus de prévention et de contrôle, HFRS reste un lourd fardeau économique dans le monde entier. En outre, des études récentes ont rapporté que la protéine nucléocapside de l'hantavirus est une protéine multifonctionnelle et joue un rôle majeur dans le cycle de réplication de l'hantavirus. Cependant, le mécanisme précis des nucléoprotéines dans la pathogenèse virale n'est pas complètement compris. Dans le cadre de la présente étude, diverses approches in silico ont été utilisées pour identifier les facteurs influençant le modèle d'utilisation des codons des nucléoprotéines hantavirales. Sur la base des valeurs relatives d'utilisation des codons synonymes (RSCU), une analyse comparative a été effectuée entre l'hantavirus causant HFRS et leurs hôtes, suggérant que HTNV, DOBV, SEOV et PUUV étaient enclins à faire évoluer leurs modèles d'utilisation des codons qui étaient comparables à ceux de leurs hôtes. Les résultats ont indiqué que la plupart des codons surreprésentés avaient des terminaisons AU, ce qui a révélé que la pression mutationnelle est la principale force qui façonne les modèles d'utilisation des codons. Cependant, l'influence de la sélection naturelle et des facteurs géographiques ne peut être ignorée sur le biais d'utilisation des codons viraux. Une analyse plus approfondie a également démontré que les HFRS causant des hantavirus adaptaient les modèles d'utilisation des codons spécifiques à l'hôte pour maintenir des chaînes de réplication et de transmission réussies au sein des hôtes. À notre connaissance, aucune étude à ce jour n'a rapporté les facteurs influençant le modèle d'utilisation des codons dans les nucléoprotéines hantavirales. Ainsi, le schéma de calcul proposé peut aider à comprendre le mécanisme sous-jacent des modèles d'utilisation des codons dans les hantavirus responsables de HFRS, ce qui aidera à concevoir des traitements anti-HFRS efficaces à l'avenir. Cette étude, bien que complète, s'appuie sur des méthodes in silico et nécessite donc une validation expérimentale pour des résultats plus solides. Au-delà des facteurs identifiés influençant le comportement viral, il pourrait y avoir d'autres influences encore inconnues. Ces facteurs potentiels devraient être des cibles pour d'autres recherches visant à améliorer les stratégies thérapeutiques HFRS.Translated Description (Spanish)
La fiebre hemorrágica con síndrome renal (HFRS) es una zoonosis viral aguda transmitida por roedores infectados a través de la orina, los excrementos o la saliva. La etiología de las HFRS es compleja debido a la participación de factores virales y factores inmunitarios y genéticos del huésped que dificultan el desarrollo de posibles soluciones terapéuticas para las HFRS. El virus Hantaan (HTNV), el virus Dobrava-Belgrade (DOBV), el virus de Seúl (SEOV) y el virus Puumala (PUUV) se encuentran predominantemente en especies hantavirales que causan HFRS en pacientes. A pesar de los esfuerzos continuos de prevención y control, las NIIF siguen siendo una grave carga económica en todo el mundo. Además, estudios recientes informaron que la proteína de la nucleocápside del hantavirus es una proteína multifuncional y desempeña un papel importante en el ciclo de replicación del hantavirus. Sin embargo, el mecanismo preciso de las nucleoproteínas en la patogénesis viral no se entiende completamente. En el marco del presente estudio, se emplearon varios enfoques in silico para identificar los factores que influyen en el patrón de uso de codones de las nucleoproteínas hantavirales. Con base en los valores relativos de uso de codones sinónimos (RSCU), se realizó un análisis comparativo entre el hantavirus causante de HFRS y sus anfitriones, lo que sugiere que HTNV, DOBV, SEOV y PUUV, estaban inclinados a evolucionar sus patrones de uso de codones que eran comparables a los de sus anfitriones. Los resultados indicaron que la mayoría de los codones sobrerrepresentados tenían terminaciones AU, lo que reveló que la presión mutacional es la principal fuerza que da forma a los patrones de uso de codones. Sin embargo, la influencia de la selección natural y los factores geográficos no pueden ignorarse en el sesgo de uso de codones virales. Un análisis adicional también demostró que los hantavirus causantes de HFRS adaptaron los patrones de uso de codones específicos del huésped para mantener cadenas de replicación y transmisión exitosas dentro de los huéspedes. Hasta donde sabemos, ningún estudio hasta la fecha informó los factores que influyen en el patrón de uso de codones dentro de las nucleoproteínas hantavirales. Por lo tanto, el esquema computacional propuesto puede ayudar a comprender el mecanismo subyacente de los patrones de uso de codones en los hantavirus causantes de HFRS que ayudan a diseñar tratamientos anti-HFRS efectivos en el futuro. Este estudio, aunque exhaustivo, se basa en métodos in silico y, por lo tanto, requiere una validación experimental para obtener resultados más sólidos. Más allá de los factores identificados que influyen en el comportamiento viral, podría haber otras influencias aún no descubiertas. Estos factores potenciales deben ser objetivos para futuras investigaciones para mejorar las estrategias terapéuticas de HFRS.Files
pdf.pdf
Files
(2.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7b74500f7a17eae0909e7807cdb9b8b4
|
2.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحديد وتوصيف نمط استخدام الكودون والعوامل المؤثرة في فيروسات هانتا المسببة لـ HFRS
- Translated title (French)
- Identification et caractérisation du modèle d'utilisation des codons et des facteurs d'influence chez les hantavirus responsables de la HFRS
- Translated title (Spanish)
- Identificación y caracterización del patrón de uso de codones y factores de influencia en hantavirus causantes de HFRS
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4383720907
- DOI
- 10.3389/fimmu.2023.1131647
References
- https://openalex.org/W1523763027
- https://openalex.org/W1539868719
- https://openalex.org/W1926697416
- https://openalex.org/W1964783591
- https://openalex.org/W1969564692
- https://openalex.org/W1972103057
- https://openalex.org/W1982372903
- https://openalex.org/W1983332873
- https://openalex.org/W1992062133
- https://openalex.org/W1993985216
- https://openalex.org/W1998878509
- https://openalex.org/W2000619289
- https://openalex.org/W2013609071
- https://openalex.org/W2013836095
- https://openalex.org/W2034036966
- https://openalex.org/W2044468405
- https://openalex.org/W2046994118
- https://openalex.org/W2054697783
- https://openalex.org/W2060481089
- https://openalex.org/W2062311600
- https://openalex.org/W2063508859
- https://openalex.org/W2065997890
- https://openalex.org/W2066829062
- https://openalex.org/W2073889230
- https://openalex.org/W2078035990
- https://openalex.org/W2103250001
- https://openalex.org/W2108132790
- https://openalex.org/W2121646171
- https://openalex.org/W2127435852
- https://openalex.org/W2128971907
- https://openalex.org/W2140870757
- https://openalex.org/W2146982119
- https://openalex.org/W2148657023
- https://openalex.org/W2150461537
- https://openalex.org/W2151314777
- https://openalex.org/W2154241726
- https://openalex.org/W2164393923
- https://openalex.org/W2168655883
- https://openalex.org/W2222800546
- https://openalex.org/W2270042517
- https://openalex.org/W2343777714
- https://openalex.org/W2344642615
- https://openalex.org/W2361628595
- https://openalex.org/W2511616263
- https://openalex.org/W2524169008
- https://openalex.org/W2530359606
- https://openalex.org/W2768279294
- https://openalex.org/W2774906620
- https://openalex.org/W2799661186
- https://openalex.org/W2882971445
- https://openalex.org/W2898453512
- https://openalex.org/W2933062146
- https://openalex.org/W2948708376
- https://openalex.org/W2953578491
- https://openalex.org/W3003165035
- https://openalex.org/W3015211929
- https://openalex.org/W3033359651
- https://openalex.org/W3034600091
- https://openalex.org/W3121525022
- https://openalex.org/W3174335807
- https://openalex.org/W3189163968
- https://openalex.org/W3192015675
- https://openalex.org/W3203826614
- https://openalex.org/W3217031179
- https://openalex.org/W4207064202
- https://openalex.org/W4214848801
- https://openalex.org/W4253836631
- https://openalex.org/W4282835126
- https://openalex.org/W4285719527
- https://openalex.org/W4289524886
- https://openalex.org/W4295233497
- https://openalex.org/W4303184366
- https://openalex.org/W4307362033
- https://openalex.org/W4372346710
- https://openalex.org/W657540757