Unravelling the profile and role of tRNA-derived small RNAs in Influenza A virus infection

Abstract

Influenza A virus (IAV) is a respiratory virus that causes yearly seasonal epidemics and sporadic pandemic outbreaks. Annually, influenza epidemics result in 1 billion infections, 3–5 million cases of severe disease, and 300,000–500,000 deaths worldwide, according to the World Health Organization (WHO). Viruses are small opportunistic infectious agents that rely on the host cells machinery to propagate. Viruses lack, among others, key elements for genome replication and viral protein translation such as transfer ribonucleic acids (tRNAs). tRNAs are non-coding RNAs (ncRNAs) with a key role in protein synthesis, as they convert the information from mRNA into a peptide chain. Recently, a novel class of small ncRNAs (sncRNAs) derived from tRNAs, was identified. These are known as tRNA-small derived RNAs (tsRNAs) and are originated by cleavage of tRNAs by endonuclease enzymes like Dicer and Angiogenin. The presence of tsRNAs has been found in several diseases, ranging from cancer to viral infection, and, although it is still not clear whether tsRNAs play an active role in disease pathogenesis, some tsRNAs are disease specific. In this study, we aimed to determine whether, and at which infection stage, IAV infection leads to the formation of tsRNAs. Our results demonstrated that IAV infection leads to the formation of tsRNAs, namely 5’-Gly-GCC tsRNAs and 5’-Glu-CTC tsRNAs, mainly at 2 hours post-infection and at 4 hours post-infection. We also analysed whether angiogenin would be the responsible enzyme for the formation of the observed tsRNAs and if the presence of 5’-Gly-GCC tsRNA would affect IAV infection. Our results suggest that this enzyme is not the main responsible for the formation of these specific tsRNAs and that the increase of 5’-Gly-GCC tsRNA did not affect the formation of infections IAV particles.

O vírus Influenza A (IAV) é um vírus respiratório que causa epidemias sazonais anuais e surtos pandémicos esporádicos. Anualmente, as epidemias causadas por estes vírus resultam em 1 bilião de infeções, 3-5 milhões de casos de doença grave e 300.000-500.000 mortes em todo o mundo, de acordo com a Organização Mundial de Saúde (OMS) Os vírus são pequenos agentes infeciosos oportunistas que dependem da maquinaria das células do hospedeiro para se propagarem. Os vírus carecem de elementos-chave necessários para a replicação do seu genoma e para a tradução de proteínas virais, como os ácidos ribonucleicos de transferência (tRNAs). Os tRNAs são moléculas de RNA não codificantes com um papel fundamental na síntese proteica, pois convertem a informação presente no mRNA em cadeias de péptidos. Recentemente, uma nova classe de moléculas de RNA não codificantes derivadas de tRNAs foi identificada. Esta classe é conhecida como pequenos RNAs derivados de tRNA (tsRNAs) e é originada pela clivagem de moléculas de tRNA por endonucleases como a Dicer e a Angiogenina. A presença de tsRNAs foi confirmada em várias doenças, desde vários tipos de cancro a infeções virais. Embora ainda não seja claro se os tsRNAs desempenham um papel ativo na patogénese das doenças, alguns destes tsRNAs são específicos para determinadas doenças. Neste estudo, tentámos perceber se a Infeção por IAV leva à formação de tsRNAs e em que ponto específico da infeção isso ocorre. Os nossos resultados demonstraram que durante a infeção por IAV existe de facto formação de tsRNAs (5’-Gly-GCC tsRNAs e 5’-Glu-CTC tsRNAs) e que a sua formação ocorre principalmente 2 a 4 horas após a infeção. Também analisámos a possibilidade da angiogenina ser a enzima responsável pela formação dos tsRNAs observados e se a presença de 5’-Gly-GCC tsRNA tem algum efeito na infeção por IAV. Os nossos resultados sugerem que esta enzima não é a responsável pela formação dos tsRNAs detetados e que o aumento de 5’-Gly-GCC tsRNA não teve efeito na formação de partículas infeciosas de IAV.