A tanulmány a SARS-CoV-2 hosszú távú RNS-RNS kölcsönhatásait vizsgálja

A tanulmány a SARS-CoV-2 hosszú távú RNS-RNS kölcsönhatásait vizsgálja

Egy nemrég megjelent tanulmányban a International Journal of Molecular Sciences A kutatók az RRI-ket [hosszú távú ribonukleinsav (RNS)-RNS kölcsönhatások] vizsgálták a súlyos akut légúti szindróma koronavírus 2 (SARS-CoV-2) aggodalomra okot adó genomokban (VOC), hogy felmérjék a SARS-CoV-2 evolúciós változásait.

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

háttér

Az RRI-k elengedhetetlenek a CoV-k életciklusához, és kimutatásuk bővítheti a SARS-CoV-2 evolúciós jellemzőinek megértését, és potenciálisan segíthet a feltörekvő VOC-k előrejelzésében, mivel a SARS-CoV-2 egy RNS-vírus. A SARS-CoV-2 RNS szerkezetét vizsgáló legújabb in vivo tanulmányok azonosítottak néhány hosszú távú RRI-t; Azonban további kutatásokra van szükség. Az 1a nyílt leolvasási keret (Orf1a) és az Orf1b (vagy Orf1ab) 16 nem strukturális fehérjét kódol, amelyek részt vesznek a SARS-CoV-2 replikációjában és transzkripciójában, és a SARS-CoV-2 genom variációinak forrása.

A tanulmányról

Jelen tanulmányban a kutatók hosszú távú RRI-értékelések alapján értékelték a SARS-CoV-2 genom VOC-specifikus evolúciós változásait.

A GISAID (Global Initiative on Sharing All Influenza Data) adatbázisból 92 különböző nemzetből származó Alpha VOC, Beta VOC, Delta VOC és Omicron VOC SARS-CoV-2 genomszekvenciáit (n=32 714) töltöttük le. Nyolc nagy hatótávolságú Orf1a és/vagy Orf1b RRI-t választottunk ki elemzésre, amelyek közül négyet kísérletileg validáltak (Exp) és a COMRADES kísérletből (Exp), a maradék négyet pedig számítási előrejelzésekből (Comp) kaptuk az IntaRNA szoftver segítségével.

A Comp-RRI-ket elemezték az új, hosszú távú RRI-k és a SARS-CoV-2 evolúciójában bekövetkezett változások vizsgálata céljából. Ezenkívül a kereteltoló elemet (FSE) elemeztük, hogy értékeljük a VOC-k közötti jellemző-specifikus fejlődést. A szekvenciákon belüli mutációs mintázatokat először a genomban, majd VOC alkalmazásával értékelték. Az RRI szerkezeti változásait a VOC-specifikus kompenzációs mutációk, a konzerváció és a kovariáló mutációk értékelésével értékelték minden egyes RRI esetében.

A számítási becsléseket ismét SHAPE információk felhasználásával végezték el, hogy szűkebb becslést kapjanak. Meghatároztuk a genom intervallumokat, és feljegyeztük az egyes genomintervallumok öt legjobb találatát, majd az interakciókat az energiamaradékok alapján rangsoroltuk. A VOC közötti páronkénti távolságokat [a GISAID-szekvenciák eltérő bázisainak átlagos száma] az eltérés mértékeként számítottuk ki.

A nyolc széles fesztávú RRI-ben nem figyeltek meg szárhurkot vagy pszeudoknot. Annak jobb megértése érdekében, hogy a SARS-CoV-2 RRI-k hogyan konzerváltak a VOC-tól függetlenül, összehasonlították mind a nyolc RRI szekvenciájának bázisonkénti átlagos mutációinak számát. Ezenkívül a mutációkat kompenzáló vagy nem kompenzáló kategóriába sorolták az RNS bázispár (bp) akkomodációja alapján.

Annak vizsgálatára, hogy az RRI-k kevesebb/több variációval rendelkeztek-e, vagy csak a SARS-CoV-2 genom erősen variábilis régióinak kategóriájába tartoznak, az RRI-k bázisonkénti variációit összehasonlították a szomszédos régióikkal [100 nukleotid (nt) upstream és downstream]. Ezenkívül kovariációs analízist végeztünk, és a szekvenciákat a megfelelő VOC-k szerint csoportosítottuk, hogy értékeljük a VOC-specifikus és VOC-csoport-specifikus trendeket. Annak vizsgálatára, hogy az RRI-k VOC-specifikusan fejlődtek-e, a VOC szekvenciákat elválasztottuk, és R-scape elemzéssel tovább elemeztük.

Eredmények

Heterogén mutációs rátákat és evolúciós mintákat figyeltek meg az összes RRI-helyen, ami eltérő evolúciós sebességet és korlátokat jelez a különböző SARS-CoV-2 RNS-helyeken. Az Exp1 és Exp4 viszonylag magas szintű konzervációt mutatott, míg a Comp1 és Exp2 számos kompenzációs mutációt tartalmazott.

Az R-Scape statisztikai elemzések azonban nem mutattak ki szignifikáns kovariációt egyik RRI esetében sem, és nem volt szignifikancia a SHAPE megszorítást használó 5 legjobb találat esetében. Nem találtunk bizonyítékot az RRI két régiójának koevolúciójára a szekvenciákon belül. Az Omicron, a legfiatalabb VOC mutatta a legnagyobb szekvencia eltérést és a legmagasabb mutációs rátát (2,5 × 10–6 bázisonként naponta), a Delta pedig a legalacsonyabb mutációs rátát (1,96 × 10–6).

Az alfa VOC-k és a Béta VOC-k közelebb állnak egymáshoz, mint más VOC-k. A Comp4-ben volt a legtöbb szerkezeti mutáció (kétszer annyi, mint a szomszédos régióiban, de a legalacsonyabb százalékban (~12%) a nem strukturális mutációk a béta-VOC Orf3a-n belüli „azonosító mutáció” (Q57H) miatt), míg az Exp1-ben volt a legalacsonyabb a mutációk száma.

Néhány hosszú távú RRI esetében VOC-specifikus evolúciós változásokat figyeltek meg, amelyek bizonyítékot szolgáltatnak a Comp1 létezésére a béta-VOC szekvenciákban. A SHAPE korlátozás nélkül a Comp2 bizonyult a legnépszerűbbnek. Az FSE mutációs rátája hasonló volt a nyolc hosszú távú RRI-éhoz. Az FSE váratlanul több bázisonkénti eltérést mutatott, mint a szomszédos régiókban, valószínűleg a felépítménye miatt. A béta szekvenciák, azaz a Beta Exp4 és a Beta Comp1 Exp4 intervalluma az alacsony statisztikai erő ellenére szignifikánsan kovariáló bázispárokat mutatott.

Bizonyos RRI-k esetében eltérések voltak a VOC-k tekintetében. Például a Comp1 kisebb eltéréseket mutatott, mint a szomszédos régiók minden VOC-ban, kivéve a Deltát, és az Exp1-nek alacsonyabb volt a megőrzése a Deltában és az Omicronban, de nem az Alfában vagy a Bétában. Ezenkívül a Comp4-nek sokkal alacsonyabb volt a tartósítása az Omicronban, míg a többi VOC-ban sokkal magasabb volt. A Comp4-ben a béta-mutációk mindössze három százaléka módosítja a szerkezetet, míg az alfa-mutációk 90 százaléka.

Oklevél

Összességében a vizsgálati eredmények azt mutatták, hogy a különböző SARS-CoV-2 VOC-k hosszú távú RRI-jei eltérő evolúciós nyomással szembesülhetnek, és hogy a Comp1 új SARS-CoV-2 hosszú távú RRI lehet.

Referencia:

• 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