Es wurde festgestellt, dass Variationen in Regionen mit geringer Komplexität im Affenpockengenom die Virusübertragbarkeit beeinflussen

In einer kürzlich veröffentlichten Studie bioRxiv* Preprint-Server untersuchten die Forscher, ob Low-Complexity-Regions (LCRs) eher für den aktuellen Ausbruch des 2022 IIb Clade Monkeypox (MPX)-Virus (MPXV) verantwortlich sind als Single-Nucleotide-Polymorphismen (SNPs).

Lernen: Änderungen in einem neuen Typ von genomischem Akkordeon können die Paletten für eine erhöhte Übertragbarkeit von Affenpocken öffnen. Bildnachweis: MIA Studio/Shutterstock

*Wichtiger Hinweis: bioRxiv veröffentlicht vorläufige wissenschaftliche Berichte, die nicht von Fachleuten begutachtet wurden und daher nicht als abschließend angesehen werden sollten, die klinische Praxis/das gesundheitsbezogene Verhalten leiten oder als etablierte Informationen behandelt werden sollten.

Hintergrund

Der anhaltende MPXV-Ausbruch ist auf eine Infektion mit der IIb-Subklasse MPXV zurückzuführen. Im Gegensatz zu Clade I- und Clade IIa-MPXV-verursachten MPX-Fällen ist die aktuelle Ausbruchsprognose trotz erheblich effizienterer Mensch-zu-Mensch-MPXV-Übertragung weitgehend günstig. MPXV hat sich aufgrund von selektivem Druck von Wirten und Genverlusten bei der Interaktion mit dem Wirt entwickelt. Bisher gab es unbefriedigende genomische Erklärungen für SNPs, die für die erhöhte Übertragbarkeit von MPXV verantwortlich sind.

Über das Studium

Die vorliegende Studie untersuchte, ob LCR-Variationen hauptsächlich für MPXV-Genomveränderungen und die unerwartete Epidemiologie des MPXV-2022-Ausbruchs verantwortlich sind.

Die II-Subklasse B.1 MPXV-Liniensequenzen wurden de novo unter Verwendung einer Kartierungsmethode zusammengestellt, die die Verwendung von Shotgun-Metagenomik und Short-Reads-Sequenzierung von Ribonukleinsäure (RNA) und Desoxyribonukleinsäure (DNA) umfasste, die aus Abstrichen von vesikulären Läsionen von MPX-Patienten extrahiert wurden zwischen dem 18. Mai und dem 14. Juli 2022 in Spanien diagnostiziert.

Die LCR-Auflösung wurde basierend auf einer Referenzgenomkartierung durchgeführt, und In-Silico-Analysen wurden durchgeführt. Die Ergebnisse wurden auf öffentlich zugängliche MPXV NCBI (National Center for Biotechnology Information) SRA (Sequence Read Archive) Datensätze (n=35) von Einzelmolekül-Roh-Reads angewendet. Zur Bestimmung der eigentlichen LCR-Sequenz wurde eine Kombination verschiedener Sequenzierungsstrategien verwendet.

Die LCR-Verteilung zwischen verschiedenen funktionellen Proteinorthologen-Pockenvirus-Gen(OPG)-Gruppen und das Ausmaß der Diversität unter den 21 identifizierten LCRs wurden verglichen. Für alle LCRs über alle Datenproben hinweg wurden die Allelhäufigkeiten charakterisiert und vergleichend bewertet.

Ergebnisse

Ein MPXV-Genom HQS 353R, das den aktuellen MPXV-Ausbruch im Jahr 2022 darstellte, wurde basierend auf LCR-Variationen mit signifikanten STR-Variationen in den LCRs genau bestimmt. Im MPXV-Genom war die LCR-Entropie signifikant höher als die SNP-Entropie. In-silico-Analysen zeigten, dass die Expression, Translation, Stabilität oder Funktion der MPXV-OPGs 153, 204 und 208 durch das genomische Evolutionsakkordeon mit rhythmischen Genomexpansionen und -kontraktionen beeinflusst werden könnte.

Insgesamt 48 MPXV-Genomsequenzen wurden mit ≥ 10-facher Lesetiefe und 39.697.742 HQ-Lesevorgängen für jeden Abstrich bestimmt. Ein Contig, zwei Contigs, drei Contigs und ein Contig gehörten zu MPXV mit 101 %, 97 % bzw. 97 % Abdeckung der MPXV-M5312_HM12_Rivers-Sequenz. Insgesamt wurden 21 LCRs identifiziert, wobei die LCR-Paare 10/11 und 1/4 ähnliche Kopien in den umgekehrt komplementären Formationen aufweisen.

LCR3 enthielt einen TR mit dem ATAT [ACATTATAT]n-Sequenz, und die Analyse zeigte, dass n = 52. Keine der öffentlich zugänglichen MPXV-Orthopoxvirus-Genomsequenzen hatte eine ähnlich lange TR. Vier MPXV-Genomsequenzen der IIb-Klade B.1-Linie des aktuellen MPXV-Ausbruchs im Jahr 2022 zeigten n = 54 bis 62 LCR3-Wiederholungen, und die Anzahl der STRs unterschied die Sequenzen von den Genomsequenzen der IIb-Unterklasse der A-Linie (12 bis 42 STRs in LCR3-Regionen). , was auf eine hohe genetische Variabilität in LCR3 hinweist.

Ebenso wurden im 1/4 LCR-Paar linienspezifische STR-Unterschiede der IIb-Subklasse MPXV nachgewiesen. Das Paar enthielt einen STR mit der [AACTAACTTATGACTT]n-Sequenz, und die Analyseergebnisse zeigten, dass n = 16. LCR3 schien seit dem viralen Spillover länger zu sein, wohingegen die Länge des 1/4-LCR-Paares sich verringert zu haben schien und sich mit der Zeit wie ein genomisches Akkordeon verhielt.

Die genomischen Sequenzen der II. Subklasse B.1-Linie MPXV_USA_2022_MA001 und 353R hatten 67 SNPs gegenüber den Referenzisolationssequenzen der II. Subklasse A-Linie. Außerdem enthielt das 353R-HQS zwei weitere SNP-Paare auf invertierten Wiederholungen (ITRs) rechts und links, was zu einem OPG015-Gen-Stopcodon führte. Die MPXV_USA_2022_MA001- und 353R-Sequenzen unterschieden sich auch durch zwei Indels (Insertionen-Deletionen) von Basen, die sich an den Positionen 077.133 und 273.173 befinden, was den Unterschieden der LCR2-Region bzw. der LCR5-Region entspricht.

Das 353R-HQS unterschied sich um 1.338 Basenpaare (bp) und 1.342 bp in der genomischen Länge im Vergleich zu den MPXV M5312_HM12_Rivers- bzw. MPXV_USA_2022_MA001-Sequenzen. MPXV-LCRs wurden nicht-zufällig verteilt, mit einer signifikanten Reinigungskraft der Selektion gegen die Einführung von LCR in die zentralen konservierten Stellen. In 353R HQS zeigten die LCR-Regionen 2, 5, 7, 10, 11 und 21 eine genomische Diversität innerhalb des Wirts mit Werten für die Entropie zwischen 0,2 und 1,7, mit einer signifikant größeren Vielfalt in LCRs im Vergleich zu denen in SNPs. Der durchschnittliche euklidische Abstand zwischen Proben für LCRs lag zwischen 0,1 (LCR21) und 0,7 (LCR2), und die LCR-Unterschiede zeigten statistische Signifikanz.

Das LCR 10/11-Paar und LCR7 zeigten beträchtliche Variationen innerhalb des Wirts und überwiegende allelische Unterschiede zwischen den Proben. Die LCRs 5, 6 und 7 befanden sich an einer definierten zentralen konservierten Stelle des MPXV-Genoms zwischen den Genompositionen 130.000 und 138.000, und die Stelle umfasste die OPGs-152, 153 und 154. LCR7 befand sich an einem funktionellen ORF-Zentrum, während LCR3 und 21 befanden sich in der Promotor/Startstelle, was wahrscheinlich die Startstelle von ORF veränderte. Die Region zwischen den Positionen 170.000 und 180.000 umfasste die LCRs 2, 3, 19, 20 und 21 und war eine weitere Stelle mit funktionellen Auswirkungen.

Insgesamt zeigten die Studienergebnisse, dass der größte Teil der MPXV-Genomvariabilität in LCRs auftrat. Daher sollte sich die Forschung, die sich auf phänotypische MPXV-Unterschiede konzentriert, eher auf LCR-Variationen als auf SNP-Variationen konzentrieren.

*Wichtiger Hinweis: bioRxiv veröffentlicht vorläufige wissenschaftliche Berichte, die nicht von Fachleuten begutachtet wurden und daher nicht als abschließend angesehen werden sollten, die klinische Praxis/das gesundheitsbezogene Verhalten leiten oder als etablierte Informationen behandelt werden sollten.

Referenz:

• Vorläufiger wissenschaftlicher Bericht.
  Sara Monzonet al. (2022). Änderungen in einem neuen Typ von genomischem Akkordeon können die Paletten für eine erhöhte Übertragbarkeit von Affenpocken öffnen. bioRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2022.09.30.510261 https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.09.30.510261v3

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