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Epigenetic activation of antiviral sensors and effectors of interferon response pathways during SARS-CoV-2 infection - 31/08/22

Doi : 10.1016/j.biopha.2022.113396 
Jan Bińkowski a, 1, Olga Taryma-Leśniak a, 1, Karolina Łuczkowska b, Anna Niedzwiedź c, Kacper Lechowicz d, Dominik Strapagiel e, Justyna Jarczak e, f, Veronica Davalos g, Aurora Pujol h, i, j, Manel Esteller g, k, l, m, Katarzyna Kotfis d, Bogusław Machaliński b, Miłosz Parczewski n, Tomasz K. Wojdacz a, o,
a Independent Clinical Epigenetics Laboratory, Pomeranian Medical University in Szczecin, Szczecin, Poland 
b Department of General Pathology, Pomeranian Medical University in Szczecin, Szczecin, Poland 
c Department of Internal Medicine and Diabetology with the Subdepartment of Endocrinology,Independent Public Regional Hospital in Szczecin, Szczecin, Poland 
d Department of Anaesthesiology, Intensive Therapy and Acute Intoxications, Pomeranian Medical University in Szczecin, Szczecin, Poland 
e Biobank Lab, Department of Molecular Biophysics, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Lodz, Lodz, Poland 
f Laboratory of Molecular Basis of Behavior, Nencki Institute of Experimental Biology, Polish Academy of Science, Warsaw, Poland 
g Cancer Epigenetics Group, Josep Carreras Leukaemia Research Institute (IJC), Badalona, Barcelona, Catalonia, Spain 
h Neurometabolic Diseases Laboratory, Bellvitge Biomedical Research Institute (IDIBELL), L'Hospitalet de Llobregat, Barcelona, Catalonia, Spain 
i Center for Biomedical Research on Rare Diseases (CIBERER), ISCIII, Madrid, Spain 
j Institucio Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA), Barcelona, Catalonia, Spain 
k Centro de Investigacion Biomedica en Red Cancer (CIBERONC), Madrid, Spain 
l Institucio Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA), Barcelona, Catalonia, Spain 
m Physiological Sciences Department, School of Medicine and Health Sciences, University of Barcelona (UB), Barcelona, Catalonia, Spain 
n Department of Infectious, Tropical Diseases and Immune Deficiency, Pomeranian Medical University in Szczecin, Szczecin, Poland 
o Department of Biomedicine, Aarhus University, Aarhus, Denmark 

Corresponding author at: Independent Clinical Epigenetics Laboratory, Pomeranian Medical University in Szczecin, Szczecin, Poland.Independent Clinical Epigenetics Laboratory, Pomeranian Medical University in SzczecinSzczecinPoland

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Abstract

Recent studies have shown that methylation changes identified in blood cells of COVID-19 patients have a potential to be used as biomarkers of SARS-CoV-2 infection outcomes. However, different studies have reported different subsets of epigenetic lesions that stratify patients according to the severity of infection symptoms, and more importantly, the significance of those epigenetic changes in the pathology of the infection is still not clear. We used methylomics and transcriptomics data from the largest so far cohort of COVID-19 patients from four geographically distant populations, to identify casual interactions of blood cells’ methylome in pathology of the COVID-19 disease. We identified a subset of methylation changes that is uniformly present in all COVID-19 patients regardless of symptoms. Those changes are not present in patients suffering from upper respiratory tract infections with symptoms similar to COVID-19. Most importantly, the identified epigenetic changes affect the expression of genes involved in interferon response pathways and the expression of those genes differs between patients admitted to intensive care units and only hospitalized. In conclusion, the DNA methylation changes involved in pathophysiology of SARS-CoV-2 infection, which are specific to COVID-19 patients, can not only be utilized as biomarkers in the disease management but also present a potential treatment target.

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Graphical Abstract




ga1

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Highlights

We identified a subset of genome-wide methylation changes, uniformly present in all COVID-19 patients regardless of symptoms.
A subset of those changes is specific only to COVID-19 patients.
Identified methylation changes are associated with the expression of genes involved in interferon alfa and gamma response.
A subset of those genes is deferentially expressed between patients admitted to intensive care unit and only hospitalized.

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Keywords : COVID-19, Coronavirus, SARS-CoV-2, Epigenetics, DNA methylation


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Vol 153

Article 113396- septembre 2022 Retour au numéro
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