Съществуващите молекулярни нива на вариация в хаплотипове на гена на рецептора на интерферон алфа-бета в ортопоксвирусите

Съществуващите молекулярни нива на вариация в хаплотипове на гена на рецептора на интерферон алфа-бета в ортопоксвирусите

В наскоро публикувано проучване bioRxiv * Изследователите проведоха анализ на молекулярната вариация (AMOVA) в 59 хаплотипа на гена на интерферон (IFN)-алфа (α) / бета (β) рецептор (IFNAR), като се започне от вируса на маймунска шарка (MPX) (MPXV), вирус на камилска шарка, вирус на биволска шарка, вирус на Ectromelia, вирус на кравешка шарка, вирус на заешка шарка, вирус на вариола (VARV) и вирус на ваксиния.

Lernen: Populationsgenetik und Analyse der molekularen Varianz (AMOVA) des Interferon-Alpha-Beta-Rezeptorgens des Affenpockenvirus und seine evolutionäre Beziehung zur Gattung Orthopoxvirus. Bildnachweis: Dotted Yeti/Shutterstock

фон

С течение на времето ортопоксвирусите са придобили еволюционни свойства да се адаптират и ограничават имунологичните реакции на гостоприемника. Имуневазивните стратегии, използвани от вирусите, могат да повлияят на ваксинациите срещу едра шарка чрез механизми, които отслабват ефекторните действия за антивирусно инхибиране и придават имунорегулаторни свойства.

Относно ученето

В настоящото проучване изследователите извършиха анализ на молекулярната вариация, използвайки 59 хаплотипа на IFNAR гена от базата данни на NCBI (Национален информационен център за биотехнологии), за да подобрят разбирането на еволюционните аспекти на IFN гена и неговото вероятно поведение в MPX.

Хаплотипове на IFNAR гените на MPXV, вирус на камилска шарка, биволски вирус, вирус на кравешка шарка, вирус на заешка шарка, вирус на ектромелия, VARV и вирус на ваксиния бяха извлечени от базата данни на NCBI на 6 август 2022 г. Вирусните последователности бяха анализирани с помощта на анализ на генетична структура за оценка на молекулярната вариация, хаплотипно разнообразие, генетично несъответствие, несъвместимост, генетична дистанция, демографска и пространствена експанзия, молекулярно разнообразие и време на еволюционна дивергенция.

Проведени са спектрални аналитични тестове (SFS) за оценка на демографските параметри на честотния спектър и са извършени симулационни анализи. Индексите на молекулярното разнообразие бяха изчислени въз основа на разликите в последователностите и тета оценителите бяха използвани за оценка на хомозиготността въз основа на баланса между мутациите и генетичния дрейф.

Методите на Jukes и Singer бяха използвани за оценка на разликите в хаплотипите, а методите на Kimura и Tamura бяха използвани за оценка на честотите на хаплотипите. Методът Tajima и Nei беше използван за оценка на нуклеотидните разлики в хаплотиповете и скоростите на преходи, трансверсии и мутации на инсерция-делеция. Дърво на минимална обхващаща мрежа (MSN) беше използвано за изчисляване на разстояния между оперативните таксономични единици (OTU) на сдвоени матрици за разстояние на хаплотип.

Използвано е моделиране на максимална вероятност за реконструиране на гаметичната фаза на мултилокални генотипове и са извършени анализи на молекулярната вариация локус по локус. Бяха проведени тестове за неутралност като тест за хомозиготност на Ewens-Watterson, тест на Ewens-Watterson-Slatkin, тест за селективна неутралност на Tajima и тест за селективна неутралност FS-FU.

Резултати

Електронна книга по генетика и геномика

Компилация от най-добрите интервюта, статии и новини от последната година.

Изтеглете копие днес

Открити са осем различни групи ортопоксвируси с вариации и различна степен на моделиране, като вирусът на кравешка шарка обикновено е по-голям (с повече инсерционно-делеционни мутации). Тестовете Tajima и FS-FU показаха несъответствие между оценките на π и φ, което предполага, че не се наблюдава разширяване на популацията за всички вируси, с изключение на вируса на кравешка шарка.

Висока геномна дивергенция, дължаща се на мутации и екстензивно моделиране, се наблюдава в пет групи (кравешка шарка, камилска шарка, MPX, вариола и ваксиния), което може да се дължи на междинна загуба на хаплотип между поколенията, вероятно свързана с липсата на генен поток. Нивата на структуриране разкриха прекъснат модел на генетична дивергенция между изследваните групи, като се вземе предвид потенциалното съществуване на множество мутационни състояния, особено при кравешка шарка.

Генните мутации на IFNAR в петте групи бяха силно фиксирани (стойност на FST 76%) въз основа на генетичния дрейф и основополагащия ефект, придружаващ поведението на междинна загуба на хаплотип и/или разпространение между вирусни поколения. Стойностите на генетичното разстояние показват непрекъснат модел на висока дивергенция за изследваните групи.

Освен това разликите между 59 хаплотипа бяха отразени в големия брой междухаплотипни вариации и йерархии във всички компоненти на ковариацията: чрез между- и интра-разликите на групово и индивидуално ниво. Анализът на AMOVA и генетичното разстояние показаха значителни резултати за тестваните вирусни групи с компоненти на вариация между групите и в рамките на групата съответно от 25% и осем процента, което показва висока еволюционна дивергенция между групите. Не са открити значителни прилики за времето на генетична еволюционна дивергенция между всички популации.

Тета оценките не показват последователни резултати при различните методи, което предполага, че няма консервация на IFNAR сред изследваните вируси. Полиморфизмите на хаплотипа се отнасят до големи вариации (тихи и бързи мутации) и генетично разнообразие в протеиновите продукти на изследваните ортопоксвируси, което усложнява развитието на молекулярни мишени за разработване на лекарства и ваксини. Резултатите предполагат, че генът IFNAR може да не е ефективен при потискане на вирусни инфекции.

По-малко молекулярно разнообразие се наблюдава при вируса на ектромелия, вируса на заешка шарка и вируса на биволската шарка. Тау вариациите и анализите на несъвместимостта показват значителни разлики, особено между групите на MPXV, вируса на кравешка шарка и вируса на камилска шарка, въз основа на размера на популацията на предците и непостоянните нива на мутация.

Заключение

Като цяло, резултатите от проучването показват голямо хаплотипно разнообразие с повишени инсерционно-делеционни мутации, трансверсии и преходи за пет вирусни групи с незначително разширяване на вирусните популации. Оценителите посочиха липсата на запазване на гена IFNAR (и неговия протеинов продукт) сред вирусите, което е в основата на използването на неутрализиращи терапии, базирани на антитела, и разработването на нови лекарства, които биха могли да действат като ефективни адюванти за гена IFNAR.

*Важна ЗАБЕЛЕЖКА

bioRxiv публикува предварителни научни доклади, които не са били рецензирани и следователно не трябва да се считат за убедителни, да насочват клиничната практика/здравното поведение или да се третират като установена информация.

Справка:

• Felix, P. et al. (2022) „Populationsgenetik und Analyse der molekularen Varianz (AMOVA) des Interferon-Alpha-Beta-Rezeptorgens des Affenpockenvirus und seine evolutionäre Beziehung zur Gattung Orthopoxvirus“. bioRxiv. doi: 10.1101/2022.09.02.506281. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.09.02.506281v1

.