به گزارش پایگاه اطلاع‌رسانی بنیان، چارچوب‌های خوانش باز (ORFs) در ژنوم انسان به‌طور سنتی با معیارهای محدود مانند کدون‌های شروع و پایان مشخص تعریف شده‌اند. پیشرفت‌های اخیر، وجود هزاران چارچوب خوانش کوچک (sORFs) را که پپتیدهای کوتاه‌تر از 100 آمینواسید را کد می‌کنند، آشکار کرده است. این مطالعه با استفاده از پروفایل ریبوزومی (Riboseq) در سلول‌های T CD4+ آلوده به HIV، 98 چارچوب خوانش جایگزین (ARFs) را در ژنوم HIV شناسایی کرد که در مناطق مختلف از جمله 5′UTR پراکنده‌اند. این ARFs، که برخی در برابر سویه‌های HIV-1 کلاد B و C حفظ شده‌اند، پپتیدهایی تولید می‌کنند که توسط مولکول‌های MHC ارائه شده و پاسخ‌های قوی T سلولی را در افراد مبتلا به HIV (PLWH) برمی‌انگیزند. ترکیب Riboseq با ایمونوپپتیدومیکس جرمی نشان داد که 43 ARF پپتیدهای ویروسی کد می‌کنند که توسط سلول‌های T CD4+ و CD8+ شناسایی می‌شوند. این یافته‌ها، تنوع منابع آنتی‌ژن‌های HIV را گسترش داده و پتانسیل آن‌ها را برای طراحی واکسن‌های مؤثرتر برجسته می‌کند. با این حال، کارکرد بیولوژیکی اکثر این میکروپروتئین‌ها همچنان ناشناخته است و نیاز به تحقیقات بیشتری دارد.

تعریف سنتی ORFs و تحول در شناسایی sORFs

به گزارش پایگاه اطلاع‌رسانی بنیان، چارچوب‌های خوانش باز (ORFs) در ژنوم انسان به‌طور سنتی با معیارهایی مانند وجود کدون شروع AUG، کدون پایان و توانایی کدگذاری پروتئین‌های بلندتر از 100 آمینواسید تعریف شده‌اند. با این حال، پیشرفت در روش‌های تشخیص مانند پروفایل ریبوزومی (Riboseq)، این تعریف را به چالش کشیده و نشان داده است که هزاران چارچوب خوانش کوچک (sORFs) در ژنوم انسان وجود دارند که پپتیدهای کوتاه‌تر از 100 آمینواسید را کد می‌کنند. این sORFs در مناطق مختلف ژنوم از جمله 5′UTR ژن‌های شناخته‌شده و چارچوب‌های جایگزین (ARFs) پراکنده‌اند و نقش‌های بیولوژیکی متنوعی مانند ترمیم DNA و تنظیم RNA ایفا می‌کنند. شناسایی این میکروپروتئین‌ها، درک ما از ترجمه در سلول‌های سالم و سرطانی را گسترش داده و منابع جدیدی برای آنتی‌ژن‌های سرطانی فراهم کرده است.

اهمیت Riboseq در شناسایی ترجمه غیرکانونی

پروفایل ریبوزومی (Riboseq) ابزاری بی‌طرف برای ارزیابی توالی‌های mRNA در حال ترجمه است که امکان شناسایی دقیق مناطق غیرکانونی را فراهم می‌کند. در این مطالعه، از Riboseq برای بررسی ترجمه در سلول‌های T CD4+ آلوده به HIV استفاده شد و 98 ARF در ژنوم HIV شناسایی شدند. این ARF‌ها در سراسر ژنوم ویروس، از جمله 5′UTR، پراکنده‌اند و برخی با CDSهای شناخته‌شده هم‌پوشانی دارند. اگرچه Riboseq ترجمه فعال را تأیید می‌کند، اما تنها تعداد محدودی از مطالعات آن را با تولید پپتید مرتبط کرده‌اند. ترکیب این روش با ایمونوپپتیدومیکس جرمی نشان داد که بخشی از پپتیدهای ارائه‌شده توسط MHC از sORFs مشتق می‌شوند که در سلول‌های توموری برجسته‌ترند.

ارتباط ترجمه غیرکانونی با آنتی‌ژن‌های توموری و ویروسی

مطالعات نشان داده‌اند که پپتیدهای مشتق از sORFs توسط مولکول‌های MHC ارائه شده و در سلول‌های سرطانی به‌عنوان آنتی‌ژن‌های خاص یا بیش‌بیان‌شده عمل می‌کنند. در عفونت‌های ویروسی مانند HIV، محیط ایمنی تومور بیان رتروویروس‌های اندوژن انسانی (hERVs) و پپتیدهای خارج از چارچوب را تقویت می‌کند که منابع آنتی‌ژنی برای ایمنی T سلولی هستند. این مطالعه تأیید کرد که ترجمه غیرکانونی ARF‌ها در شرایط استرس، مانند عفونت ویروسی، افزایش می‌یابد. ویروس‌ها با ویژگی‌هایی مانند جابه‌جایی چارچوب و نقاط ورود داخلی ریبوزوم، ترجمه mRNA خود را کنترل می‌کنند و پپتیدهای غیرکانونی تولید می‌کنند که به‌عنوان اپی‌توپ‌های مرموز (CE) شناخته می‌شوند.

ارائه پپتیدهای غیرکانونی توسط MHC در عفونت‌های ویروسی

در عفونت‌های ویروسی مانند آنفلوانزا، MLV و HIV، پپتیدهای مشتق از رویدادهای ترجمه جایگزین شناسایی شده‌اند که توسط MHC-I به سلول‌های T CD8+ سیتوتوکسیک ارائه می‌شوند. در این مطالعه، ترکیب Riboseq و ایمونوپپتیدومیکس نشان داد که MHC-I پپتیدهایی از ARF‌ها در HCMV و SARS-CoV-2 ارائه می‌کند. در HIV، وجود پپتیدهای ARF (ARFP) با آزمایش‌های مبتنی بر T سل تأیید شده و CTLهای خاص ARFP در فازهای حاد و مزمن عفونت شناسایی شدند. این سلول‌ها در افراد با پیامدهای بالینی مطلوب و آلل‌های HLA محافظتی فراوان‌ترند و ویروس با جهش در توالی‌های ARF از این پاسخ‌ها فرار می‌کند.

شناسایی 98 ARF در ژنوم HIV با Riboseq

این مطالعه با استفاده از Riboseq در سلول‌های SupT1 CD4+ آلوده به HIVNL4-3، 98 ARF را شناسایی کرد که در سراسر ژنوم ویروس، از جمله 5′UTR، توزیع شده‌اند. این ARF‌ها با معیارهایی مانند طول حداقل 10 آمینواسید و تراکم RPF حداقل 8 در هر کدون انتخاب شدند. تجزیه‌وتحلیل نشان داد که RPF‌ها در مناطق CDS مانند Gag و Env متراکم‌اند، اما در چارچوب‌های دیگر نیز دیده می‌شوند که ترجمه ARF‌ها را تأیید می‌کند. آزمایش‌های اضافی با lactimidomycin (LTM) و puromycin (PMY) نقاط شروع ترجمه را مشخص کرد و نشان داد که 18 درصد کدون‌های شروع به AUG نزدیک‌اند.

حفظ توالی ARF‌ها در سویه‌های HIV

با استفاده از پایگاه داده لوس آلاموس، حفظ توالی آمینواسیدی 98 ARF در سویه‌های کلاد B و C HIV بررسی شد. میانگین حفظ توالی در کلاد B و C به‌ترتیب 88 و 89 درصد بود. هشت ARF از جمله ARF-GAG9 و ARF-ENV4، نسبت به CDSهای هم‌پوشان خود محافظه‌کارتر بودند. این حفظ ممکن است به فشار انتخابی CDSهای اصلی مرتبط باشد، اما نشان‌دهنده پتانسیل ARF‌ها به‌عنوان مخزن ژنتیکی یا آنتی‌ژن‌های ایمنی است. تفاوت در حفظ توالی بین مناطق ژنومی مانند env و pol نیز مشاهده شد.

پاسخ‌های T سلولی به پپتیدهای ARF در PLWH

برای ارزیابی پاسخ‌های ایمنی، 96 پپتید ARF بر اساس حفظ توالی و اتصال به HLA انتخاب و با آزمایش IFNγ-ELISPOT در PBMCs افراد مبتلا به HIV آزمایش شدند. از هفت نمونه، شش نمونه به حداقل یک استخر پپتیدی ARF واکنش نشان دادند و 46 پپتید منحصربه‌فرد پاسخ‌های T سلولی را القا کردند. شدت پاسخ‌ها از 13 تا بیش از 1250 SFU/106 PBMCs متغیر بود و در سراسر ژنوم HIV توزیع داشت. این پاسخ‌ها در افراد تحت درمان ART و کنترل‌کننده‌های نخبه (EC) مشابه بود و نشان‌دهنده پتانسیل ایمونوژنیک بالای ARFP‌ها بود.

پلی‌فانکشنال بودن پاسخ‌های T سلولی ARF

با استفاده از رنگ‌آمیزی داخل‌سلولی (ICS)، مشخص شد که 89 درصد پاسخ‌های T سلولی ARF توسط سلول‌های T CD4+ و برخی توسط T CD8+ هدایت می‌شوند. این سلول‌ها چندین سیتوکین (MIP-1β، IFNγ، IL2، CD107a، TNFα) را به‌طور همزمان تولید کردند و 80 درصد T CD4+ و 100 درصد T CD8+ خاص ARF حداقل سه سیتوکین ترشح کردند. این پروفایل پلی‌فانکشنال با پاسخ‌های خاص CDS قابل‌مقایسه بود و نشان داد که ARFP‌ها می‌توانند پاسخ‌های ایمنی قوی و محافظتی را القا کنند.

شناسایی پپتید ARF ارائه‌شده توسط HLA

ایمونوپپتیدومیکس جرمی در سلول‌های T CD4+ اولیه آلوده به HIVNL4-3، پپتید ILINGQYSL را از یک ARF هم‌پوشان با ژن pol شناسایی کرد که به HLA-A*02:01 متصل می‌شود. این پپتید با حفظ بالای 90 درصد در کلادهای B و C، پاسخ‌های قوی T CD4+ را در پنج فرد مبتلا به HIV القا کرد. اگرچه در Riboseq اولیه به دلیل پوشش کم حذف شده بود، آزمایش LTM+PMY شروع ترجمه آن را تأیید کرد. این یافته، ارائه طبیعی پپتیدهای ARF توسط HLA را اثبات می‌کند.

نقش ARF‌ها در تنظیم ترجمه و ایمنی

ARF‌ها ممکن است به‌عنوان عناصر تنظیم‌کننده ترجمه CDSهای اصلی HIV عمل کنند یا محصولاتی جانبی بدون کارکرد باشند. uORF‌ها در 5′UTR احتمالاً بیان Gag را تنظیم می‌کنند، در حالی که ARF‌های دیگر ممکن است مخزنی برای ژن‌های نوظهور باشند. پاسخ‌های T سلولی قوی به این پپتیدها نشان‌دهنده نقش آن‌ها در ایمنی است و پتانسیل استفاده در واکسن‌ها را برجسته می‌کند. با این حال، کارکرد بیولوژیکی اکثر این میکروپروتئین‌ها هنوز ناشناخته است.

چشم‌انداز آینده در درمان HIV

شناسایی ARF‌ها منابع آنتی‌ژنی HIV را گسترش داده و می‌تواند به طراحی واکسن‌های مؤثرتر کمک کند. ترکیب Riboseq و ایمونوپپتیدومیکس ابزارهای قدرتمندی برای کشف این پپتیدها هستند، اما محدودیت‌هایی مانند حساسیت پایین در تشخیص پپتیدهای کم‌فراوانی وجود دارد. درک بهتر تنظیم ترجمه غیرکانونی و نقش ARF‌ها در فرآیندهای ویروسی، راه را برای مداخلات درمانی نوین در برابر HIV و سرطان هموار می‌کند.

این مطالعه با استفاده از پروفایل ریبوزومی، 98 چارچوب خوانش جایگزین (ARF) را در ژنوم HIV شناسایی کرد که در سلول‌های T CD4+ آلوده ترجمه می‌شوند. این ARF‌ها، که در سراسر ژنوم از جمله 5′UTR پراکنده‌اند، پپتیدهایی تولید می‌کنند که توسط مولکول‌های MHC ارائه شده و پاسخ‌های پلی‌فانکشنال T سلولی را در افراد مبتلا به HIV القا می‌کنند. حفظ توالی بالای برخی ARF‌ها در کلادهای B و C و شناسایی پپتید ILINGQYSL به‌عنوان یک اپی‌توپ HLA-A*02:01، پتانسیل آن‌ها را به‌عنوان آنتی‌ژن‌های ایمنی تأیید می‌کند. این یافته‌ها نشان می‌دهند که ترجمه غیرکانونی می‌تواند منابع جدیدی برای ایمنی‌زایی فراهم کند، اما کارکرد بیولوژیکی اکثر این میکروپروتئین‌ها همچنان مبهم است. 

پایان مطلب/.