I livelli molecolari esistenti di varianza negli aplotipi del gene del recettore dell'interferone alfa-beta negli orthopoxvirus

I livelli molecolari esistenti di varianza negli aplotipi del gene del recettore dell'interferone alfa-beta negli orthopoxvirus

In uno studio recentemente pubblicato bioRxiv * I ricercatori hanno condotto un'analisi della varianza molecolare (AMOVA) in 59 aplotipi del gene del recettore dell'interferone (IFN)-alfa (α) /beta (β) (IFNAR), a partire dal virus del vaiolo delle scimmie (MPX) (MPXV), virus del vaiolo del cammello, virus del vaiolo del bufalo, virus dell'Ectromelia, virus del vaiolo bovino, virus del virus variola (VARV) e virus vaccinia.

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

sfondo

Nel corso del tempo, gli orthopoxvirus hanno acquisito proprietà evolutive per adattarsi e limitare le risposte immunologiche dell'ospite. Le strategie immunoevasive utilizzate dai virus potrebbero influenzare le vaccinazioni contro il vaiolo attraverso meccanismi che indeboliscono le azioni effettrici per l’inibizione antivirale e conferiscono proprietà immunoregolatorie.

A proposito di studiare

Nel presente studio, i ricercatori hanno eseguito un’analisi della varianza molecolare utilizzando 59 aplotipi del gene IFNAR dal database NCBI (National Biotechnology Information Center) per migliorare la comprensione degli aspetti evolutivi del gene IFN e del suo probabile comportamento in MPX.

Gli aplotipi dei geni IFNAR di MPXV, virus del vaiolo del cammello, virus del bufalo, virus del vaiolo bovino, virus del vaiolo del coniglio, virus dell'ectromelia, VARV e virus del vaccinia sono stati recuperati dal database NCBI il 6 agosto 2022. Le sequenze virali sono state analizzate utilizzando l'analisi della struttura genetica per valutare la varianza molecolare, la diversità aplotipica, la variabilità genetica mismatch, incompatibilità, distanza genetica, espansione demografica e spaziale, diversità molecolare e tempo di divergenza evolutiva.

Sono stati condotti test di analisi dello spettro (SFS) per stimare i parametri demografici dello spettro di frequenza e sono state eseguite analisi di simulazione. Gli indici di diversità molecolare sono stati calcolati in base alle differenze di sequenza e gli stimatori theta sono stati utilizzati per la stima dell'omozigosità basata sull'equilibrio tra mutazioni e deriva genetica.

I metodi Jukes e Singer sono stati utilizzati per stimare le differenze aplotipiche, mentre i metodi Kimura e Tamura sono stati utilizzati per stimare le frequenze degli aplotipi. Il metodo Tajima e Nei è stato utilizzato per valutare le differenze nucleotidiche negli aplotipi e i tassi di transizioni, trasversioni e mutazioni di delezione di inserzione. Un albero di rete di copertura minima (MSN) è stato utilizzato per calcolare le distanze tra le unità tassonomiche operative (OTU) di matrici di distanza di aplotipi accoppiate.

È stato utilizzato il modello di massima probabilità per ricostruire la fase gametica di genotipi multilocali e sono state eseguite analisi della varianza molecolare locus per locus. Sono stati eseguiti test di neutralità come il test di omozigosi di Ewens-Watterson, il test di Ewens-Watterson-Slatkin, il test di neutralità selettiva di Tajima e il test di neutralità selettiva FS-FU.

Risultati

eBook Genetica e genomica

Raccolta delle migliori interviste, articoli e notizie dell'ultimo anno.

Scarica una copia oggi

Sono stati rilevati otto gruppi distinti di orthopoxvirus con variazioni e vari gradi di pattern, con il virus del vaiolo bovino generalmente più grande (con più mutazioni di inserzione-delezione). I test Tajima e FS-FU hanno mostrato disaccordo tra le stime π e φ, suggerendo che non si sta verificando alcuna espansione della popolazione per tutti i virus tranne il virus del vaiolo bovino.

Un'elevata divergenza genomica dovuta a mutazioni e modelli estesi è stata osservata in cinque gruppi (vaiolo bovino, vaiolo del cammello, MPX, variola e vaccinia), che potrebbe essere dovuta alla perdita intermedia di aplotipo tra generazioni, probabilmente associata all'assenza di flusso genico. I livelli di strutturazione hanno rivelato un modello discontinuo di divergenza genetica tra i gruppi studiati, tenendo conto della potenziale esistenza di stati mutazionali multipli, in particolare nel vaiolo bovino.

Le mutazioni del gene IFNAR nei cinque gruppi erano altamente fisse (valore FST 76%) in base alla deriva genetica e all'effetto fondatore che accompagnava il comportamento di perdita intermedia dell'aplotipo e/o diffusione tra generazioni di virus. I valori della distanza genetica hanno mostrato un modello continuo di elevata divergenza per i gruppi di studio.

Inoltre, le differenze tra 59 aplotipi si riflettevano nell'elevato numero di variazioni e gerarchie inter-aplotipiche in tutti i componenti della covarianza: dalle differenze inter e intra a livello di gruppo e individuale. L’AMOVA e l’analisi della distanza genetica hanno mostrato risultati significativi per i gruppi di virus testati con componenti di variazione tra gruppi e all’interno del gruppo rispettivamente del 25% e dell’8%, indicando un’elevata divergenza evolutiva tra i gruppi. Non sono state trovate somiglianze significative per quanto riguarda il tempo di divergenza genetica evolutiva tra tutte le popolazioni.

Gli stimatori theta non hanno mostrato risultati coerenti tra i metodi, suggerendo che non esiste alcuna conservazione IFNAR tra i virus studiati. I polimorfismi dell'aplotipo si riferivano a grandi variazioni (mutazioni silenziose e rapide) e diversità genetica nei prodotti proteici degli orthopoxvirus studiati, che hanno complicato lo sviluppo di bersagli molecolari per lo sviluppo di farmaci e vaccini. I risultati hanno suggerito che il gene IFNAR potrebbe non essere efficace nel sopprimere le infezioni virali.

Sono state osservate diversità molecolari minori per il virus dell'ectromelia, il virus del vaiolo del coniglio e il virus del vaiolo del bufalo. Le variazioni di Tau e le analisi di incompatibilità hanno mostrato differenze significative, in particolare tra i gruppi MPXV, virus del vaiolo bovino e virus del vaiolo del cammello, in base alle dimensioni della popolazione ancestrale e ai tassi di mutazione non costanti.

Conclusione

Nel complesso, i risultati dello studio hanno mostrato un’elevata diversità di aplotipi con un aumento delle mutazioni di inserzione-delezione, transversioni e transizioni per cinque gruppi di virus con un’espansione marginale delle popolazioni virali. Gli stimatori hanno sottolineato la mancanza di conservazione del gene IFNAR (e del suo prodotto proteico) tra i virus, sostenendo l’uso di terapie neutralizzanti basate su anticorpi e lo sviluppo di nuovi farmaci che potrebbero agire come adiuvanti efficaci per il gene IFNAR.

*NOTA importante

bioRxiv pubblica rapporti scientifici preliminari che non sono stati sottoposti a revisione paritaria e pertanto non dovrebbero essere considerati conclusivi, guidare la pratica clinica/comportamento sanitario o essere trattati come informazioni consolidate.

Riferimento:

• 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

.