تبحث الدراسة في تفاعلات RNA-RNA طويلة المدى لـ SARS-CoV-2

تبحث الدراسة في تفاعلات RNA-RNA طويلة المدى لـ SARS-CoV-2

وفي دراسة نشرت مؤخرا في المجلة الدولية للعلوم الجزيئية قام الباحثون بفحص RRIs [تفاعلات الحمض الريبي النووي طويلة المدى (RNA)-RNA] في متغيرات جينومات فيروس كورونا 2 (SARS-CoV-2) المثيرة للقلق (VOCs) لتقييم التغيرات التطورية في SARS-CoV-2.

Studie: Variantenspezifische Analyse enthüllt eine neuartige RNA-RNA-Interaktion mit großer Reichweite in SARS-CoV-2 Orf1a. Bildnachweis: CROCOTHERY/Shutterstock

خلفية

تعد RRIs ضرورية لدورة حياة فيروسات كورونا، ويمكن أن يؤدي اكتشافها إلى توسيع فهم الخصائص التطورية لـ SARS-CoV-2 وربما يساعد في التنبؤ بالمركبات العضوية المتطايرة الناشئة نظرًا لأن SARS-CoV-2 هو فيروس RNA. حددت الدراسات الحديثة التي أجريت على الجسم الحي والتي تفحص بنية الحمض النووي الريبوزي (RNA) لـ SARS-CoV-2، بعض عوامل RRIs طويلة المدى؛ ومع ذلك، هناك حاجة إلى مزيد من البحث. يقوم إطار القراءة المفتوح 1a (Orf1a) وOrf1b (أو Orf1ab) بتشفير 16 بروتينًا غير هيكلي يشارك في تكرار ونسخ SARS-CoV-2، وهما مصدر للاختلاف في جينوم SARS-CoV-2.

حول الدراسة

في الدراسة الحالية، قام الباحثون بتقييم التغيرات التطورية الخاصة بالمركبات العضوية المتطايرة في جينوم SARS-CoV-2 بناءً على تقييمات RRI طويلة المدى.

تم تنزيل تسلسلات جينوم SARS-CoV-2 (العدد = 32,714) لـ Alpha VOC وBeta VOC وDelta VOC وOmicron VOC الناشئة من 92 دولة مختلفة من قاعدة بيانات GISAID (المبادرة العالمية لمشاركة جميع بيانات الأنفلونزا). تم اختيار ثمانية Orf1a و/أو Orf1b RRIs طويلة المدى للتحليل، تم التحقق من صحة أربعة منها تجريبيًا (Exp) وتم الحصول عليها من تجربة COMRADES (Exp)، وتم الحصول على الأربعة المتبقية من التنبؤات الحسابية (Comp) باستخدام برنامج IntaRNA.

تم تحليل Comp-RRIs للتحقيق في RRIs الجديدة وطويلة المدى والتغيرات المرتبطة في تطور SARS-CoV-2. بالإضافة إلى ذلك، تم تحليل عنصر تحويل الإطار (FSE) لتقييم التطور الخاص بالميزات بين المركبات العضوية المتطايرة. تم تقييم أنماط الطفرة داخل التسلسلات أولاً عبر الجينوم ثم باستخدام المركبات العضوية المتطايرة. تم تقييم التغييرات الهيكلية لـ RRI من خلال تقييم الطفرات التعويضية الخاصة بالمركبات العضوية المتطايرة، والحفظ، والطفرات المتغيرة لكل RRI.

تم إجراء التقديرات الحسابية مرة أخرى باستخدام معلومات SHAPE لإجراء تقدير أكثر تقييدًا. تم تحديد فترات الجينوم وتم تسجيل أفضل خمس نتائج لكل فترة جينوم، وبعد ذلك تم تصنيف التفاعلات على أساس بقايا الطاقة. تم حساب المسافات الزوجية بين المركبات العضوية المتطايرة (متوسط ​​عدد القواعد المختلفة لتسلسلات GISAID) كمقياس للاختلاف.

لم تتم ملاحظة أي حلقات جذعية أو عقد زائفة في الـ RRIs الثمانية الواسعة النطاق. لتحسين فهم كيفية حفظ RRIs لـ SARS-CoV-2 بشكل مستقل عن المركبات العضوية المتطايرة، تمت مقارنة متوسط ​​عدد الطفرات لكل قاعدة للتسلسلات لجميع RRIs الثمانية. بالإضافة إلى ذلك، تم تصنيف الطفرات على أنها تعويضية أو غير تعويضية بناءً على تكيف زوج قاعدة الحمض النووي الريبي (bp).

للتحقق مما إذا كانت الـ RRIs تحتوي على اختلافات أقل / أكثر أو أنها تقع فقط ضمن فئة المناطق شديدة التغير في جينوم SARS-CoV-2، تمت مقارنة اختلافات الـ RRIs لكل قاعدة مع تلك الموجودة في المناطق المجاورة لها [100 نيوكليوتيدات (nt) في المنبع والمصب). بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء تحليل التباين وتم تجميع التسلسلات وفقًا للمركبات العضوية المتطايرة المقابلة لها لتقييم الاتجاهات الخاصة بمجموعة المركبات العضوية المتطايرة والمركبات العضوية المتطايرة. للتحقيق في ما إذا كانت RRIs قد تطورت على وجه التحديد للمركبات العضوية المتطايرة، تم فصل تسلسلات المركبات العضوية المتطايرة وتحليلها بشكل أكبر من خلال تحليل R-scape.

نتائج

وقد لوحظت معدلات طفرة غير متجانسة وأنماط تطورية في جميع مواقع RRI، مما يشير إلى معدلات وقيود تطورية مختلفة في مواقع RNA المختلفة لـ SARS-CoV-2. أظهر Exp1 وExp4 مستوى عالٍ نسبيًا من الحفظ، في حين احتوى Comp1 وExp2 ​​على عدة طفرات تعويضية.

ومع ذلك، أظهرت التحليلات الإحصائية لـ R-Scape عدم وجود تباينات كبيرة لأي RRI، ولم تكن هناك أهمية لأفضل 5 نتائج باستخدام قيد SHAPE. لم يتم العثور على أي دليل على التطور المشترك لمنطقتي RRI ضمن التسلسل. أظهر Omicron، أصغر المركبات العضوية المتطايرة، أكبر انحراف في التسلسل وأعلى معدل طفرة (2.5 × 10−6 لكل قاعدة في اليوم) وأظهرت دلتا أدنى معدل طفرة (1.96 × 10−6).

تم العثور على المركبات العضوية المتطايرة ألفا والمركبات العضوية المتطايرة بيتا لتكون أقرب إلى بعضها البعض من المركبات العضوية المتطايرة الأخرى. كان لدى Comp4 أكبر عدد من الطفرات الهيكلية (ضعف عدد المناطق المجاورة لها، ولكن أقل نسبة (~ 12٪) من الطفرات غير الهيكلية بسبب "طفرة محددة" (Q57H) داخل بيتا-VOC Orf3a)، بينما كان لدى Exp1 أقل عدد من الطفرات.

وقد لوحظت تغيرات تطورية خاصة بالمركبات العضوية المتطايرة في بعض RRIs طويلة المدى، مما يوفر دليلًا على وجود Comp1 في تسلسلات بيتا-VOC. أثبت Comp2 أنه الأكثر نجاحًا بدون قيود SHAPE. كان معدل طفرة FSE مشابهًا لمعدل RRIs الثمانية طويلة المدى. بشكل غير متوقع، أظهرت FSE اختلافات أكثر لكل قاعدة مقارنة بالمناطق المجاورة، ربما بسبب بنيتها الفوقية. أظهر الفاصل الزمني Exp4 لتسلسلات بيتا، أي Beta Exp4 وBeta Comp1، أزواجًا أساسية متباينة بشكل ملحوظ على الرغم من انخفاض القوة الإحصائية.

كانت هناك اختلافات في المركبات العضوية المتطايرة لبعض RRIs. على سبيل المثال، كان لدى Comp1 تباين أقل من المناطق المجاورة في جميع المركبات العضوية المتطايرة باستثناء دلتا، وكان Exp1 يتمتع بحفظ أقل في دلتا وأوميكرون ولكن ليس في ألفا أو بيتا. علاوة على ذلك، كان لدى Comp4 نسبة حفظ أقل بكثير في Omicron، بينما كان أعلى بكثير في المركبات العضوية المتطايرة الأخرى. في Comp4، يقوم ثلاثة بالمائة فقط من طفرات بيتا بتعديل البنية، في حين أن 90 بالمائة من طفرات ألفا تقوم بذلك.

دبلوم

بشكل عام، أظهرت نتائج الدراسة أن RRIs طويلة المدى في مختلف المركبات العضوية المتطايرة لـ SARS-CoV-2 يمكن أن تواجه ضغوطًا تطورية مختلفة وأن Comp1 يمكن أن يكون RRI طويل المدى جديد لـ SARS-CoV-2.

مرجع:

• Dukeshire, M. et al. (2022) „Variantenspezifische Analyse enthüllt eine neuartige RNA-RNA-Interaktion über große Entfernungen in SARS-CoV-2 Orf1a“, International Journal of Molecular Sciences, 23(19), S. 11050. doi: 10.3390/ijms231911050. https://www.mdpi.com/1422-0067/23/19/11050