The effect of SARS-CoV-2 and PM2.5 on viral entry mechanisms and inflammatory changes in primary nasal epithelial cells, and the role of the ubiquitin conjugating system
SARS-CoV-2 ve PM2.5'in primer nazal epitel hücrelerindeki viral giriş mekanizmaları ve inflamatuvar değişiklikler üzerindeki etkisi ve ubikitin konjugasyon sisteminin rolü
- Tez No: 978202
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN BAYRAM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Moleküler Tıp, Molecular Medicine
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tıbbi Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Koronavirüs 19 (COVID-19) hastalığına neden olan şiddetli akut solunum sendromu koronavirüs 2 (SARS-CoV-2), artan mortalite ve morbidite ile küresel sağlığı önemli ölçüde etkilemiştir. Epidemiyolojik çalışmalar, partikül madde (PM) dâhil olmak üzere hava kirliliği ile COVID-19 mortalite ve morbiditesi arasında bir ilişki olduğunu öne sürmektedir; ancak altta yatan mekanizmalar net değildir. Öte yandan, SARS-CoV-2'nin konak hücreler içinde çoğalmak için çeşitli moleküler mekanizmaları, özellikle de COVID-19 ile ilişkili inflamasyondaki rolü henüz açıklığa kavuşturulmamış olan ubiquitinasyon sistemini kullanabildiği rapor edilmiştir. Bu çalışmanın amacı, PM ≤2.5 μm (PM2.5) ve SARS-CoV-2'nin; (i) hücre içi SARS-CoV-2 viral yükü, viral giriş genlerinin ekspresyonu ve pro-inflamatuvar sitokin ekspresyonu üzerindeki etkisini ve (ii) proteazom aktivitesi ile ubiquitinasyon düzeyini, UBE2 genlerinin profilini ve UBE2'nin SARS-CoV-2 inflamatuvar yanıtındaki kritik rolünü nükleer faktör kappa-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-κB) nükleer faktör kappa-aktive edilmiş B hücrelerinin hafif zincir arttırıcısı (NF-κB) ve sinyal transdüktörü ve aktivatörü 1 (STAT1) sinyal yolakları üzerinden hem bir insan primer nazal epitel hücre hattında (NECs), hem de sağlıklı insan donörlerinden elde edilen primer nazal epitel hücrelerinde (PNECs) araştırmaktır. Bulgularımız, PM2.5'in nazal epitel hücrelerinde viral yükü, viral giriş genleri (ACE2, TMPRSS2, Katepsin B ve L) mRNA ekspresyonunu artırdığını ve bu faktörlerin birlikte bu hücrelerin inflamatuvar yanıtını sinerjistik olarak güçlendirebildiğini göstermektedir. Ayrıca, PM2.5 ve SARS-CoV-2 proteazom aktivitesini ve ubiquitin düzeylerini artırmıştır. UBE2 profillemesinden sonra hedef gen olarak UBE2L3 seçilmiş, UBE2L3 susturulmasının NF-κB üzerinde bir değişiklik yaratmadığı, ancak STAT1 aktivitesini ve onun aşağı akım antiviral geni 2'-5'-oligoadenilat sentetaz-1 (OAS-1)'i azalttığı bulunmuştur. Bu durum, viral spike (S) proteini, reseptör bağlanma bölgesi (RBD) ve RNA'ya bağımlı RNA polimeraz (RDRP) dâhil olmak üzere hücre içi SARS-CoV-2 proteinlerinde artış ile ilişkili olmuştur. Son olarak, UBE2L3 susturulması IL-6, IL-8 ve IFN-γ gibi inflamatuvar sitokinlerin üretimini artırmış ve anti-inflamatuvar sitokin IL-10 düzeylerini azaltmıştır. Bulgularımız, PM2.5'in nazal epitel hücrelerinde viral giriş ve replikasyonu indükleyerek SARS-CoV-2 enfeksiyonuna katkıda bulunabileceğini ve ayrıca bu hücrelerin inflamatuvar yanıtını artırabileceğini düşündürmektedir. Dahası, ubiquitin konjugasyon sisteminin, konak hücre içinde SARS-CoV-2 ve PM2.5 tarafından indüklenen inflamatuvar süreci modüle edebileceği anlaşılmaktadır.
Özet (Çeviri)
The coronavirus disease 2019 (COVID-19), caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), has significantly affected global health with increased mortality and morbidities. Epidemiological studies suggest an association between air pollution including particulate matter (PM) and COVID-19 mortality, and morbidity; however, the underlying mechanisms are not clear. On the other hand, studies have reported that SARS-CoV-2 can hijack various molecular mechanisms within host cells to replicate, including the ubiquitination system, whose role in COVID-19-related inflammation is unclear. The aims of the present study were to investigate the effect of PM ≤2.5μm (PM2.5) and SARS-CoV-2 on; (i) SARS-CoV-2 viral load inside the cells, expression of viral entry genes, and pro-inflammatory cytokine expression, and (ii) the proteasome activity and ubiquitination level, profiling the UBE2 genes, and understanding the key role of UBE2 in SARS-CoV-2 inflammatory response through nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-κB) and signal transducer and activator of transcription 1 (STAT1) signalling pathways in both a primary human nasal epithelial cell line (NECs), and primary nasal epithelial cells (PNECs) obtained from healthy human donors. Our findings demonstrated that PM2.5 increased the viral load within nasal epithelial cells, mRNA expression for viral entry genes (ACE2, TMPRSS2, Cathepsin B, and L), and that they could synergistically increase the inflammatory response of these cells. Moreover, PM2.5 and SARS-CoV-2 increased proteasome activity and ubiquitin levels. After UBE2 profiling, UBE2L3 was selected as the target gene, and although silencing of the UBE2L3 did not change NF-κB, the UBE2L3 gene silencing reduced STAT1 activity and its downstream antiviral gene 2'-5'-oligoadenylate synthetase-1 (OAS-1). This was assosiated with increased intracellular SARS-CoV-2 proteins, including viral spike (S) protein, receptor binding domain (RBD), and RNA-dependent RNA polymerase (RDRP). Finally, UBE2L3 silencing led to increased production of inflammatory cytokines (IL-6, IL-8, and IFN-), and reduced levels of anti-inflammatory cytokine, IL-10. Our findings suggest that PM2.5 can contribute to SARS-CoV-2 infection by inducing the cellular entry and replication of the virus in nasal epithelial cells, as well as enhancing the inflammatory response of these cells. Furthermore, the ubiquitin conjugating system may modulate the SARS-CoV-2 and PM2.5 induced inflammatory process with in the host cell.
Benzer Tezler
- Role of reactive oxygen and nitrogen species in the pathogenesis and severity of COVİD-19, and the interaction between SARS-CoV-2 and PM2.5 in human bronchial epithelial organoids
COVID-19'un patogenezinde ve şiddetinde reaktif oksijen ve nitrojen türlerinin rolü ve insan bronşiyal epitel organoidlerinde SARS-CoV-2 ile PM2.5 arasındaki etkileşim
NUR KONYALILAR
Doktora
İngilizce
2024
Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik MikrobiyolojiKoç ÜniversitesiTıbbi Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN BAYRAM
- İç ortam havasından eş zamanlı partikül madde ve toluen giderimi için nanolif ve aktif karbon içeren filtre sisteminin geliştirilmesi
Simultaneous removal of particle material and toluene from indoor air with development of a filter system containing nanofiber and activated carbon
MELİKE ERDEM YAVAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA YÜKSEL İMER
- Orta ve ciddi COVID-19 tanılı hastalarındaki ekokardiyografi parametrelerin karşılaştırılması
Comparison of echocardiography parameters in patients with medium and serious COVID-19 diagnosis
JOMA S. J. SULAIMAN JOMA S. J. SULAIMAN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2021
KardiyolojiErciyes ÜniversitesiKardiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİHAT KALAY
- SARS-COV-2 pandemi döneminde hemşirelerde travmatik etkilenme ve duygusal emeğin tükenmişlik düzeylerine etkisi
The effect of traumatic affection and emotional labor on burnout levels of nurses during SARS-COV-2 pandemic period
HANİFE BAŞAK ALTUNBEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
PsikolojiMarmara ÜniversitesiPsikoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELMA ARIKAN
DOÇ. DR. MESUT YILDIZ
- SARS-COV-2 pandemisinin miyokardiyal enfarktüs hastalarının sayı ve sonlanım noktaları üzerine etkisi
The effect of the SARS-COV-2 pandemic on the number and endpoints of patients with myocardial infarction
ESMA ÇETİNKAYA
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2021
KardiyolojiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiKardiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT AKÇAY