The severity of COVID-19 in hypertensive patients is associated with mirSNPs in the 3′ UTR of ACE2 that associate with miR-3658: In silico and in vitro studies

Abstract

الملخص: أهداف البحث: يستهدف فيروس كورونا سارس-2 مستقبل الإنزيم المحول للمستضد 2، مما يؤدي إلى ارتفاع معدلات الإصابة بالأمراض وزيادة خطر الإصابة بعدوى كوفيد-19 الشديدة والقاتلة لدى الأفراد المصابين بارتفاع ضغط الدم ومرض السكري. هدفت هذه الدراسة إلى تحديد العلاقة بين زيادة الحساسية والشدة من أجل تقييم تأثيرها في مرضى ارتفاع ضغط الدم المصابين بكوفيد-19 باستخدام النماذج المختبرية والمحاكاة بالكمبيوتر. طريقة البحث: حددنا 80 موقع ربط الجزيئات الصغيرة من ال''رنا'' على الإنزيم المحول للمستضد 2 (لـ جزيئات صغيرة من ال''رنا'' مختلفة) بالإضافة إلى 30 تعدد أشكال مفرد للنيوكليوتيدات في مواقع ربط الجزيئات الصغيرة من ال''رنا'' لـ المنطقة الغير مترجمة بعد توقف ال''رنا'' في جين إنزيم المحول للمستضد 2 باستخدام برامج مختلفة عبر الإنترنت والأدوات. من أغسطس 2020 إلى أغسطس 2021، تم جمع ما مجموعه 200 عينة من مسحة الفم / البلعوم الأنفي من ملتان، باكستان. من أجل قياس ال''دنا'' المتمم لجينات تحويل المستضد 2 و مير-3658، تم استخدام مضاعفة الحمض النووي باستخدام تفاعل البلمرة المتسلسل الكمي في الوقت الحقيقي بين مرضى كوفيد-19 وارتفاع ضغط الدم وكذلك الأشخاص الأصحاء. النتائج: من المثير للاهتمام، أن موقع ربط مير-3658 المقابل لـ المنطقة الغير مترجمة بعد ال''رنا'' من الإنزيم المحول للمستضد 2 يحتوي على ثلاثة أشكال متعددة الأشكال للنيوكليوتيدات المفردة (رس1457913029؛ رس290535757؛ رس1423809569) وتسلسل المنطقة الجينومية كان لديها تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (رس1024225815) مع نفس اختلاف النوكليوتيدات (رس1457913029) مما قد يزيد من شدة كوفيد-19. وبالمثل، تم العثور أيضا على ثلاثة أشكال أخرى متعددة الأشكال للنيوكليوتيدات المفردة (رس1557852115؛ رس770335293؛ رس1024225815) في مواقع الربط الأولى لـ مير-3658. وجدت الدراسة في المختبر أن الإنزيم المحول للمستضد 2 يؤثر التعبير الجيني على مير-3658 في مرضى كوفيد-19 الذين يعانون أيضا من ارتفاع ضغط الدم. في كلتا الحالتين، أوضحت الدراسة أن نموذج المحاكاة بالكمبيوتر يلتقط نفس الآليات البيولوجية مثل تجارب المختبر. الاستنتاجات: وبالتالي، يمكن أن تكون هذه الأشكال المتعددة للنيوكليوتيدات المفردة هي العلامات الخاصة المحتملة بسبب وضعها في موقع التضفير لجين الإنزيم المحول للمستضد 2. Abstract: The SARS-CoV-2 virus targets the antigen converting enzyme 2 (ACE2) receptor, thus resulting in elevated morbidity and an increased risk of severe and fatal COVID-19 infection in individuals with hypertension and diabetes mellitus. Objectives: This study aimed to identify the association between increased susceptibility and severity in order to evaluate their impact in hypertensive COVID-19 patients using in vitro and in silico models. Methods: We identified 80 miRNA binding sites on ACE2 (for different miRNAs) as well as various 30 SNPs in the miRNA binding sites of the 3′ untranslated region (3′ UTR) in the ACE2 gene using different online software and tools. From August 2020 to August 2021, a total of 200 nasopharyngeal/mouth swabs samples were collected from Multan, Pakistan. In order to quantify the cDNA of ACE2 and miR-3658 genes, we used Rotor Gene qRT-PCR on hypertensive patients with COVID-19 as well as healthy controls. Results: Interestingly, the binding site of miR-3658 corresponding to the 3′ UTR of ACE2 featured three SNPs (rs1457913029, C>T; rs960535757, A>C, G; rs1423809569, C>T), and its genomic sequence featured a single SNP (rs1024225815, C>T) with the same nucleotide variation (rs1457913029, C>T) which potentially increases the severity of COVID-19. Similarly, three other SNPs (rs1557852115, C>G; rs770335293, A>G; rs1024225815, C>T) were also found on the first binding site positions of miR-3658. Our in vitro study found that ACE2 gene expression had an effect on miR-3658 in COVID-19 patients who also had hypertension. In both cases, our analysis demonstrated that the in silico model captured the same biological mechanisms as the in vitro system. Conclusion: The identified SNPs could represent potential informative signatures owing to their position in the splicing site of the ACE2 gene.

Keywords

• 3′ UTR
• ACE2
• COVID-19
• Hypertension
• miRNAs
• Severity