Laboratoř virové a buněčné genetiky

Výzkum

Retroviruses, endogenní retroviry, receptory pro vstup retrovirů, restrikční faktory, antivirová vrozená imunita, editace genů u drůbeže, syncytiny, epigenetická suprese retrovirů

Replikace retrovirů v hostitelských buňkách je výsledkem interakcí mezi virem a řadou buněčných faktorů, a to buď faktorů, jež virus nezbytně potřebuje v jednotlivých krocích replikačního cyklu, nebo restrikčními faktory, jež blokují replikaci viru a přispívají k přirozené antivirové imunitě. Hlavním zaměřením naší skupiny jsou receptory pro retroviry, jež umožňují specifickou vazbu viru a pomáhají při jeho vstupu do buňky. Virus ptačí leukózy (ALV), důležitý patogen u kura domácího, se dělí do několika podskupin lišících se využitím receptorů. To vytváří příležitost studovat koevoluci viru a hostitele a adaptaci viru pro nového hostitele (1). Praktickým výstupem tohoto výzkumu jsou inovativní techniky editace genomu kuřete pomocí CRISPR/Cas9 (vyvíjené spolu s partnery z komerční sféry) a manipulace s geny pro receptory ALV s cílem získat kuřecí linie rezistentní k viru (2).

Při práci s ptačími retroviry potřebujeme také silné zázemí v genetice a genomice ptáků, zejména kuřat. Naše analýzy částí kuřecího genomu bohatých na GC (4) vedly k objevu několika genů, jež byly dříve v linii hrabavých ptáků považovány za ztracené (geny pro TNF- a , BST-2, PTX3, EPO, EPOR, FoxP3 atd.). V kombinaci s úpravou genu CRISPR/Cas9 v buněčných liniích nebo in vivo jsme nyní schopni testovat biologické aktivity těchto genů a porovnávat je s funkcemi u jiných obratlovců. Například kuřecí BST-2/Tetherin vykazuje antivirovou aktivitu proti ALV (obr. 1 vlevo) a potenciálně proti dalším obaleným virům (ptačí chřipka, ptačí koronaviry atd.). Faktory přirozené imunity budou v budoucnu zvláště zajímavé.  

Zajímají nás také endogenní retroviry v genomu obratlovců, jež jsou pozůstatkem dávných infekcí. Identifikovali jsme endogenní lentiviry a deltaretroviry v různých liniích savců – nejstarší molekulární fosilie příbuzné s HIV a HTLV. Endogenní retroviry nabývají neočekávaných funkcí, jako např. syncytin-1, který je nevyhnutelný pro fúzi mezi buňkami v lidské placentě (obr. 2 vpravo). Zaměřujeme se na receptor pro syncytin-1 (přenašeč aminokyselin hASCT2) a epigenetickou regulaci exprese syncytinu-1 (5), která se fyziologicky vyskytuje v placentě a aberantně u nádorů zárodečné linie. Epigenetická regulace integrovaných retrovirů byla prokázána již dříve u infekce HIV-1, kde je přetrvávání CpG-metylovaných a transkripčně umlčených provirů hlavní překážkou funkčního vyléčení. Protože umlčení proviru silně závisí na místě integrace a jeho epigenetických vlastnostech, provádíme také celogenomové analýzy preference integrace retrovirů a distribuce provirů.

1. The Novel Avian Leukosis Virus Subgroup K Shares Its Cellular Receptor with Subgroup A. Přikryl D, Plachý J, Kučerová D, Koslová A, Reinišová M, Šenigl F, Hejnar J. J Virol. 2019, 93(17): e00580-19
2. Precise CRISPR/Cas9 editing of the NHE1 gene renders chickens resistant to the J subgroup of avian leukosis virus.  Koslová A, Trefil P, Mucksová J, Reinišová M, Plachý J, Kalina J, Kučerová D, Geryk J, Krchlíková V, Lejčková B, Hejnar J. Proc Natl Acad Sci U S A. 2020, 117(4): 2108-2112.
3. Discovery of an endogenous Deltaretrovirus in the genome of long-fingered bats (Chiroptera: Miniopteridae). Farkašová H, Hron T, Pačes J, Hulva P, Benda P, Gifford RJ, Elleder D. Proc Natl Acad Sci U S A. 2017, 114(12): 3145-3150.
4. Hidden genes in birds. Hron T, Pajer P, Pačes J, Bartůněk P, Elleder D. Genome Biol. 2015, 16(1): 164.
5. Epigenetic regulation of transcription and splicing of syncytins, fusogenic glycoproteins of retroviral origin. Trejbalová K, Blažková J, Matoušková M, Kučerová D, Pecnová L, Vernerová Z, Heráček J, Hirsch I, Hejnar J. Nucleic Acids Res. 2011, 39(20): 8728-39.