Выявление потенциальных генов-мишеней малых некодирующих фрагментов тРНК трематод среди дифференциально экспрессирующихся генов моноцитов человека

РНК-интерференция – эволюционно консервативный механизм посттранскрипционной регуляции генов, представленный у всех видов живых организмов, в настоящее время актуален для многих направлений молекулярной медицины, включая диагностику и новые подходы к иммуномодуляции. В последнее время появляется все больше данных об участии внеклеточных везикул и их компонентов в контексте взаимодействия между паразитом и хозяином. Трематода Opisthorchis felineus, паразитирующая в желчных протоках человека, вызывает описторхоз, что сопровождается хроническим воспалением и рядом неблагоприятных последствий.

Длительное выживание паразита, вероятно, связано с иммуномодуляцией хозяина. Однако механизм влияния везикул трематод на моноциты человека неизвестен. Целью настоящей работы было найти потенциальные гены-мишени фрагментов тРНК трематод в геноме человека и проанализировать их представленность среди дифференциально экспрессирующихся генов (ДЭГ) в транскриптоме моноцитов человека линии THP-1. В результате поиска генов-мишеней для восьми наиболее представленных фрагментов тРНК O. felineus было выявлено 1299 потенциальных генов, которые могут быть мишенями в моноцитах человека. Семь кДНК библиотек клеточной культуры моноцитов человека линии THP-1 до и после обработки выделенными везикулами взрослой особи O. felineus были просеквенированы методом парных прочтений 2 × 150 пар оснований (технология DNBseq, BGI, Китай), получено около 43.8 млн прочтений на библиотеку. Среди 1484 ДЭГ в моноцитах было обнаружено 159 генов-мишеней фрагментов тРНК везикул, экспрессия которых значимо менялась при обработке экзосомоподобных везикул (ЭПВ). Выявленные потенциальные гены-мишени относились к путям, связанным с регуляцией клеточного цикла и клеточной гибели (контроль целостности ДНК (M16357), переход из фазы G1 в фазу S (M2074), апоптоз (M15303) и программируемая клеточная гибель (M27436)), иммунного ответа (путь моноцитов (M4956), дифференцировка мононуклеарных макрофагов (M25144), презентация антигена через MHC-1 (M1066), процессинг антигена через протеасому (M1070)). Вероятно, фрагменты тРНК трематоды O. felineus могут вносить вклад в регуляцию этих процессов в моноцитах хозяина.

1. Araújo M.I., Hoppe B.S., Medeiros M. Jr, Carvalho E.M. Schistosoma mansoni infection modulates the immune response against allergic and auto-immune diseases. Mem Inst Oswaldo Cruz. 2004;99(5): 27-32. doi 10.1590/s0074-02762004000900005

2. Artuyants A., Campos T.L., Rai A.K., Johnson P.J., Dauros-Singorenko P., Phillips A., Simoes-Barbosa A. Extracellular vesicles produced by the protozoan parasite Trichomonas vaginalis contain a preferential cargo of tRNA-derived small RNAs. Int J Parasitol. 2020; 50(14):1145-1155. doi 10.1016/j.ijpara.2020.07.003

3. Bhuva D., Smyth G., Garnham A. msigdb: an ExperimentHub package for the Molecular Signatures Database (MSigDB). R package version 1.18.0. 2025. doi 10.18129/B9.bioc.msigdb

4. Bosshart H., Heinzelmann M. THP-1 cells as a model for human monocytes. Ann Transl Med. 2016;4(21):438. doi 10.21037/atm.2016. 08.53

5. Chan P.P., Lin B.Y., Mak A.J., Lowe T.M. tRNAscan-SE 2.0: improved detection and functional classification of transfer RNA genes. Nucleic Acids Res. 2021;49(16):9077-9096. doi 10.1093/nar/gkab688

6. Chen W., Peng W., Wang R., Bai S., Cao M., Xiong S., Li Y., Yang Y., Liang J., Liu L., Yazdani H.O., Zhao Y., Cheng B. Exosome-derived tRNA fragments tRF-GluCTC-0005 promotes pancreatic cancer liver metastasis by activating hepatic stellate cells. Cell Death Dis. 2024;15(1):102. doi 10.1038/s41419-024-06482-3

7. Dobin A., Davis C.A., Schlesinger F., Drenkow J., Zaleski C., Jha S., Batut P., Chaisson M., Gingeras T.R. STAR: ultrafast universal RNA-seq aligner. Bioinformatics. 2013;29(1):15-21. doi 10.1093/bioinformatics/bts635

8. Figueroa-Santiago O., Espino A.M. Fasciola hepatica fatty acid binding protein induces the alternative activation of human macrophages. Infect Immun. 2014;82(12):5005-5012. doi 10.1128/IAI.02541-14

9. Flynn R.J., Irwin J.A., Olivier M., Sekiya M., Dalton J.P., Mulcahy G. Alternative activation of ruminant macrophages by Fasciola hepatica. Vet Immunol Immunopathol. 2007;120(1-2):31-40. doi 10.1016/j.vetimm.2007.07.003

10. Fontenla S., Langleib M., de la Torre-Escudero E., Domínguez M.F., Robinson M.W., Tort J. Role of Fasciola hepatica small RNAs in the interaction with the mammalian host. Front Cell Infect Microbiol. 2022;11:812141. doi 10.3389/fcimb.2021.812141

11. Hongsrichan N., Intuyod K., Pinlaor P., Khoontawad J., Yongvanit P., Wongkham C., Roytrakul S., Pinlaor S. Cytokine/chemokine secretion and proteomic identification of upregulated annexin A1 from peripheral blood mononuclear cells cocultured with the liver fluke Opisthorchis viverrini. Infect Immun. 2014;82(5):2135-2147. doi 10.1128/IAI.00901-13

12. Jayaram A., Galande S., Sharbati S., Deshpande D., Pawar K. Profile of tRNA-derived short non-coding RNAs during monocyte differentiation and their role in macrophage survival. RNA Biol. 2025;22(1): 1-9. doi 10.1080/15476286.2025.2525886

13. Khowawisetsut L., Vimonpatranon S., Lekmanee K., Sawasdipokin H., Srimark N., Chotivanich K., Pattanapanyasat K. Differential effect of extracellular vesicles derived from Plasmodium falciparum-infected red blood cells on monocyte polarization. Int J Mol Sci. 2023;24(3): 2631. doi 10.3390/ijms24032631

14. Kim E.M., Kwak Y.S., Yi M.H., Kim J.Y., Sohn W.M., Yong T.S. Clonorchis sinensis antigens alter hepatic macrophage polarization in vitro and in vivo. PLoS Negl Trop Dis. 2017;11(5):e0005614. doi 10.1371/journal.pntd.0005614

15. Kusakisako K., Nakao R., Katakura K. Detection of parasite-derived tRNA and rRNA fragments in the peripheral blood of mice experimentally infected with Leishmania donovani and Leishmania amazonensis using next-generation sequencing analysis. Parasitol Int. 2023;93:102716. doi 10.1016/j.parint.2022.102716

16. Lertjuthaporn S., Somkird J., Lekmanee K., Atipimonpat A., Sukapirom K., Sawasdipokin H., Tiewcharoen S., Pattanapanyasat K., Khowawisetsut L. Extracellular vesicles from Naegleria fowleri induce IL-8 response in THP-1 macrophage. Pathogens. 2022;11(6): 632. doi 10.3390/pathogens11060632

17. Li N., Yao S., Yu G., Lu L., Wang Z. tRFtarget 2.0: expanding the targetome landscape of transfer RNA-derived fragments. Nucleic Acids Res. 2024;52(5):345-350. doi 10.1093/nar/gkad815

18. Li Y., Liu Y., Xiu F., Wang J., Cong H., He S., Shi Y., Wang X., Li X., Zhou H. Characterization of exosomes derived from Toxoplasma gondii and their functions in modulating immune responses. Int J Nanomedicine. 2018;13:467-477. doi 10.2147/IJN.S151110

19. Lishai E., Pakharukova M. The liver fluke Opisthorchis felineus exosomal tRNA-derived small RNAs as potential mediators of host manipulation. Biomolecules. 2026;16(2):244. doi 10.3390/biom 16020244

20. Lishai E.A., Zaparina O.G., Kapushchak Y.K., Sripa B., Hong S.J., Cheng G., Pakharukova M.Y. Comparative liver transcriptome analysis in hamsters infected with food-borne trematodes Opisthorchis felineus, Opisthorchis viverrini, or Clonorchis sinensis. PLoS Negl Trop Dis. 2024;18(12):e0012685. doi 10.1371/journal.pntd.0012685

21. Liu J., Zhu L., Wang J., Qiu L., Chen Y., Davis R.E., Cheng G. Schistosoma japonicum extracellular vesicle miRNA cargo regulates host macrophage functions facilitating parasitism. PLoS Pathog. 2019; 15(6):e1007817. doi 10.1371/journal.ppat.1007817

22. Liu Y., Li H., Czajkowsky D.M., Shao Z. Monocytic THP-1 cells diverge significantly from their primary counterparts: a comparative examination of the chromosomal conformations and transcriptomes. Hereditas. 2021;158(1):43. doi 10.1186/s41065-021-00205-w

23. Love M.I., Huber W., Anders S. Moderated estimation of fold change and dispersion for RNA-seq data with DESeq2. Genome Biol. 2014;15:550. doi 10.1186/s13059-014-0550-8

24. Lu S., Wei X., Tao L., Dong D., Hu W., Zhang Q., Tao Y., Yu C., Sun D., Cheng H. A novel tRNA-derived fragment tRF-3022b modulates cell apoptosis and M2 macrophage polarization via binding to cytokines in colorectal cancer. J Hematol Oncol. 2022;15(1):176. doi 10.1186/s13045-022-01388-z

25. Mann M., Wright P.R., Backofen R. IntaRNA 2.0: enhanced and customizable prediction of RNA-RNA interactions. Nucleic Acids Res. 2017;45(1):435-439. doi 10.1093/nar/gkx279

26. Mordvinov V.A., Minkova G.A., Kovner A.V., Ponomarev D.V., Lvova M.N., Zaparina O., Romanenko S.A., Shilov A.G., Pakharukova M.Y. A tumorigenic cell line derived from a hamster cholangiocarcinoma associated with Opisthorchis felineus liver fluke infection. Life Sci. 2021;277:119494. doi 10.1016/j.lfs.2021.119494

27. Natali L., Luna Pizarro G., Moyano S., de la Cruz-Thea B., Musso J., Rópolo A.S., Eichner N., Meister G., Musri M.M., Feliziani C., Touz M.C. The exosome-like vesicles of Giardia assemblages A, B, and E are involved in the delivering of distinct small RNA from parasite to parasite. Int J Mol Sci. 2023;24(11):9559. doi 10.3390/ijms24119559

28. Norouzi M., Pirestani M., Arefian E., Dalimi A., Sadraei J., Mirjalali H. Exosomes secreted by Blastocystis subtypes affect the expression of proinflammatory and anti-inflammatory cytokines (TNFα, IL-6, IL-10, IL-4). Front Med. 2022;9:940332. doi 10.3389/fmed.2022.940332

29. Pakharukova M.Y., Pakharukov Y.V., Mordvinov V.A. Effects of miconazole/clotrimazole and praziquantel combinations against the liver fluke Opisthorchis felineus in vivo and in vitro. Parasitol Res. 2018;117(7):2327-2331. doi 10.1007/s00436-018-5895-6

30. Pakharukova M.Y., Samsonov V.A., Serbina E.A., Mordvinov V.A. A study of tribendimidine effects in vitro and in vivo on the liver fluke Opisthorchis felineus. Parasit Vectors. 2019;12(1):23. doi 10.1186/s13071-019-3288-z

31. Pakharukova M.Y., Savina E., Ponomarev D.V., Gubanova N.V., Zaparina O., Zakirova E.G., Cheng G., Tikhonova O.V., Mordvinov V.A. Proteomic characterization of Opisthorchis felineus exosome-like vesicles and their uptake by human cholangiocytes. J Proteomics. 2023;283-284:104927. doi 10.1016/j.jprot.2023.104927

32. Passos L.S., Gazzinelli-Guimarães P.H., Oliveira Mendes T.A., Guimarães A.C., Silveira Lemos D.D., Ricci N.D., Gonçalves R., Bartholomeu D.C., Fujiwara R.T., Bueno L.L. Regulatory monocytes in helminth infections: insights from the modulation during human hookworm infection. BMC Infect Dis. 2017;17(1):253. doi 10.1186/s12879-017-2366-0

33. Prehn J.H.M., Jirström E. Angiogenin and tRNA fragments in Parkinson’s disease and neurodegeneration. Acta Pharmacol Sin. 2020; 41(4):442-446. doi 10.1038/s41401-020-0375-9

34. Rehmsmeier M., Steffen P., Hochsmann M., Giegerich R. Fast and effective prediction of microRNA/target duplexes. RNA. 2004;10(10): 1507-1517. doi 10.1261/rna.5248604

35. Saltykova I.V., Ogorodova L.M., Bragina E.Y., Puzyrev V.P., Freidin M.B. Opisthorchis felineus liver fluke invasion is an environmental factor modifying genetic risk of atopic bronchial asthma. Acta Trop. 2014;139:53-56. doi 10.1016/j.actatropica.2014.07.004

36. Sánchez-López C.M., González-Arce A., Soler C., Ramírez-Toledo V., Trelis M., Bernal D., Marcilla A. Extracellular vesicles from the trematodes Fasciola hepatica and Dicrocoelium dendriticum trigger different responses in human THP-1 macrophages. J Extracell Vesicles. 2023;12(4):e12317. doi 10.1002/jev2.12317

37. Silverman J.M., Clos J., Horakova E., Wang A.Y., Wiesgigl M., Kelly I., Lynn M.A., McMaster W.R., Foster L.J., Levings M.K., Reiner N.E. Leishmania exosomes modulate innate and adaptive immune responses through effects on monocytes and dendritic cells. J Immunol. 2010;185(9):5011-5022. doi 10.4049/jimmunol.1000541

38. Strømme O., Heck K.A., Brede G., Lindholm H.T., Otterlei M., Arum C.J. tRNA-derived fragments as biomarkers in bladder cancer. Cancers. 2024;16(8):1588. doi 10.3390/cancers16081588

39. Twu O., de Miguel N., Lustig G., Stevens G.C., Vashisht A.A., Wohlschlegel J.A., Johnson P.J. Trichomonas vaginalis exosomes deliver cargo to host cells and mediate host:parasite interactions. PLoS Pathog. 2013;9(7):e1003482. doi 10.1371/journal.ppat.1003482

40. Valinezhad Orang A., Safaralizadeh R., Kazemzadeh-Bavili M. Mechanisms of miRNA-mediated gene regulation from common downregulation to mRNA-specific upregulation. Int J Genomics. 2014;2014: 970607. doi 10.1155/2014/970607

41. Xia J., Jiang S.C., Peng H.J. Association between liver fluke infection and hepatobiliary pathological changes: a systematic review and meta-analysis. PloS One. 2015;10(7):e0132673. doi 10.1371/journal.pone.0132673

42. Yu G., Wang L.G., Han Y., He Q.Y. clusterProfiler: an R package for comparing biological themes among gene clusters. OMICS. 2012; 16(5):284-287. doi 10.1089/omi.2011.0118

43. Zhang X., Duan S., Li X., Ding J., Zuo L., Sun B., Zhang X., Jiang X., Gao Y., Hu X., Han S. Differences in the secretory exosomes of Clonorchis sinensis adults at different incubation times. Acta Trop. 2022; 234:106604. doi 10.1016/j.actatropica.2022.106604