L'étude examine les interactions ARN-ARN à longue portée du SRAS-CoV-2

L'étude examine les interactions ARN-ARN à longue portée du SRAS-CoV-2

Dans une étude récemment publiée dans Revue internationale des sciences moléculaires Les chercheurs ont examiné les RRI [interactions acide ribonucléique (ARN)-ARN à longue portée] dans les génomes des variantes préoccupantes (COV) du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) pour évaluer les changements évolutifs du SRAS-CoV-2.

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

arrière-plan

Les RRI sont essentiels au cycle de vie des CoV, et leur détection peut élargir la compréhension des caractéristiques évolutives du SRAS-CoV-2 et potentiellement aider à prédire les COV émergents puisque le SRAS-CoV-2 est un virus à ARN. Des études in vivo récentes examinant la structure de l’ARN du SRAS-CoV-2 ont identifié certaines RRI à long terme ; Cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires. Le cadre de lecture ouvert 1a (Orf1a) et Orf1b (ou Orf1ab) codent pour 16 protéines non structurales impliquées dans la réplication et la transcription du SRAS-CoV-2 et sont une source de variation dans le génome du SRAS-CoV-2.

À propos de l'étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont évalué les changements évolutifs spécifiques aux COV dans le génome du SRAS-CoV-2 sur la base d’évaluations RRI à long terme.

Les séquences du génome du SRAS-CoV-2 (n = 32 714) d’Alpha VOC, Beta VOC, Delta VOC et Omicron VOC provenant de 92 pays différents ont été téléchargées à partir de la base de données GISAID (Global Initiative on Sharing All Influenza Data). Huit RRI Orf1a et/ou Orf1b à longue portée ont été sélectionnés pour analyse, dont quatre ont été validés expérimentalement (Exp) et obtenus à partir de l'expérience COMRADES (Exp), et les quatre autres ont été obtenus à partir de prédictions informatiques (Comp) à l'aide du logiciel IntaRNA.

Les Comp-RRI ont été analysés pour étudier de nouveaux RRI à long terme et les changements associés dans l'évolution du SRAS-CoV-2. De plus, l’élément de décalage de trame (FSE) a été analysé pour évaluer l’évolution spécifique aux caractéristiques entre les COV. Les modèles de mutation au sein des séquences ont d’abord été évalués à travers le génome, puis à l’aide de COV. Les changements structurels du RRI ont été évalués en évaluant les mutations compensatoires spécifiques aux COV, la conservation et les mutations covariantes pour chaque RRI.

Des estimations informatiques ont de nouveau été effectuées à l'aide des informations SHAPE pour effectuer une estimation plus restreinte. Les intervalles génomiques ont été déterminés et les cinq premiers résultats pour chaque intervalle génomique ont été enregistrés, après quoi les interactions ont été classées en fonction des résidus énergétiques. Les distances par paires entre les COV [le nombre moyen de bases différentes pour les séquences GISAID] ont été calculées comme mesure de dissimilarité.

Aucune boucle de tige ni pseudo-nœuds n’ont été observés dans les huit RRI à grande portée. Pour améliorer la compréhension de la manière dont les RRI du SRAS-CoV-2 sont conservés indépendamment des COV, le nombre moyen de mutations par base pour les séquences des huit RRI a été comparé. De plus, les mutations ont été classées comme compensatoires ou non compensatoires en fonction de l'accommodation des paires de bases d'ARN (pb).

Pour déterminer si les RRI présentaient moins/plus de variations ou tombaient simplement dans la catégorie des régions hautement variables du génome du SRAS-CoV-2, les variations des RRI par base ont été comparées à celles de leurs régions voisines [100 nucléotides (nt) en amont et en aval]. De plus, une analyse de covariation a été réalisée et les séquences ont été regroupées en fonction de leurs COV correspondants pour évaluer les tendances spécifiques aux COV et aux groupes de COV. Pour déterminer si les RRI ont évolué spécifiquement en matière de COV, les séquences de COV ont été séparées et analysées plus en détail par analyse R-scape.

Résultats

Des taux de mutation hétérogènes et des modèles évolutifs ont été observés dans tous les sites RRI, indiquant différents taux et contraintes évolutives sur différents sites d'ARN du SRAS-CoV-2. Exp1 et Exp4 ont montré un niveau de conservation relativement élevé, alors que Comp1 et Exp2 contenaient plusieurs mutations compensatoires.

Cependant, les analyses statistiques de R-Scape n'ont montré aucune covariation significative pour aucun RRI, et il n'y avait aucune signification pour les 5 premiers résultats utilisant la contrainte SHAPE. Aucune preuve de coévolution des deux régions d'un RRI au sein des séquences n'a été trouvée. Omicron, le plus jeune COV, a présenté la plus grande divergence de séquence et le taux de mutation le plus élevé (2,5 × 10−6 par base et par jour) et Delta a présenté le taux de mutation le plus faible (1,96 × 10−6).

Les COV alpha et les COV bêta se sont révélés plus proches que les autres COV. Comp4 avait le plus grand nombre de mutations structurelles (deux fois plus que ses régions voisines, mais le pourcentage le plus faible (~ 12 %) de mutations non structurelles dues à une « mutation d'identification » (Q57H) au sein du bêta-VOC Orf3a), tandis que Exp1 avait le plus petit nombre de mutations.

Des changements évolutifs spécifiques aux COV ont été observés pour certains RRI à longue portée, fournissant la preuve de l'existence de Comp1 dans les séquences bêta-COV. Comp2 s'est avéré être le meilleur succès sans la restriction SHAPE. Le taux de mutation du FSE était comparable à celui des huit RRI à long terme. De manière inattendue, FSE a montré plus de variations par base que les régions voisines, probablement en raison de sa superstructure. L'intervalle Exp4 des séquences bêta, c'est-à-dire Beta Exp4 et Beta Comp1, a montré des paires de bases covariantes de manière significative malgré une faible puissance statistique.

Il y avait des différences dans les COV pour certaines IRR. Par exemple, Comp1 présentait une variation plus faible que les régions voisines dans tous les COV à l'exception de Delta, et Exp1 présentait une conservation plus faible dans Delta et Omicron mais pas dans Alpha ou Beta. De plus, Comp4 avait une préservation beaucoup plus faible dans Omicron, alors qu'elle était beaucoup plus élevée dans d'autres COV. Dans Comp4, seulement trois pour cent des mutations bêta ajustent la structure, contre 90 pour cent des mutations alpha.

Diplôme

Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que les RRI à long terme dans différents COV du SRAS-CoV-2 pourraient faire face à différentes pressions évolutives et que Comp1 pourrait être un nouveau RRI à long terme du SRAS-CoV-2.

Référence:

• 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