Nivelurile moleculare existente de varianță în haplotipurile genei receptorului interferon alfa-beta în ortopoxvirusuri

Nivelurile moleculare existente de varianță în haplotipurile genei receptorului interferon alfa-beta în ortopoxvirusuri

Într-un studiu publicat recent bioRxiv * Cercetătorii au efectuat o analiză a varianței moleculare (AMOVA) în 59 de haplotipuri ale genei receptorului interferonului (IFN)-alfa (α)/beta (β) (IFNAR), pornind de la virusul variolei maimuței (MPX) (MPXV), virusul variolei de cămilă, virusul variolei, virusul Ectromelia, virusul variolei bovine, virusul variolei iepurelui. virusul variolei (VARV) și virusul vacciniei.

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

fundal

De-a lungul timpului, ortopoxvirusurile au dobândit proprietăți evolutive pentru a se adapta și a limita răspunsurile imunologice ale gazdei. Strategiile imunevazive utilizate de viruși ar putea influența vaccinările împotriva variolei prin mecanisme care slăbesc acțiunile efectoare pentru inhibarea antivirale și conferă proprietăți imunoreglatoare.

Despre studiu

În studiul de față, cercetătorii au efectuat o analiză a variației moleculare folosind 59 de haplotipuri ale genei IFNAR din baza de date NCBI (Centrul Național de Informare în Biotehnologie) pentru a îmbunătăți înțelegerea aspectelor evolutive ale genei IFN și a comportamentului său probabil în MPX.

Haplotipurile genelor IFNAR ale MPXV, virusul camelpox, virusul bivol, virusul cowpox, virusul rabbitpox, virusul ectromelia, VARV și virusul vaccinia au fost extrase din baza de date NCBI pe 6 august 2022. Secvențele virale au fost analizate utilizând analiza structurii genetice pentru a evalua varianța moleculară, diversitatea genetică, nepotrivirea haplotipică, incompatibilitatea, distanța genetică, expansiunea demografică și spațială, diversitatea moleculară și timpul de divergență evolutivă.

Au fost efectuate teste analitice de spectru (SFS) pentru a estima parametrii demografici ai spectrului de frecvențe și au fost efectuate analize de simulare. Indicii de diversitate moleculară au fost calculați pe baza diferențelor de secvență, iar estimatorii theta au fost utilizați pentru estimarea homozigozității pe baza echilibrului dintre mutații și deriva genetică.

Metodele Jukes și Singer au fost folosite pentru a estima diferențele de haplotip, iar metodele Kimura și Tamura au fost folosite pentru a estima frecvențele haplotipurilor. Metoda Tajima și Nei a fost utilizată pentru a evalua diferențele de nucleotide în haplotipuri și ratele de tranziții, transversii și mutații de inserție-deleție. Un arbore de rețea de întindere minimă (MSN) a fost utilizat pentru a calcula distanțe între unitățile taxonomice operaționale (OTU) ale matricelor de distanțe haplotip pereche.

Modelarea probabilității maxime a fost utilizată pentru a reconstrui faza gametică a genotipurilor multilocale și au fost efectuate analize de variație moleculară loc cu loc. Au fost efectuate teste de neutralitate precum testul de homozgozitate Ewens-Watterson, testul Ewens-Watterson-Slatkin, testul de neutralitate selectivă Tajima și testul de neutralitate selectivă FS-FU.

Rezultate

Carte electronică Genetică și Genomică

Compilare a celor mai bune interviuri, articole și știri din ultimul an.

Descărcați o copie astăzi

Au fost detectate opt grupuri distincte de ortopoxvirusuri cu variații și grade diferite de modelare, virusul variolei bovine fiind în general mai mare (cu mai multe mutații de inserție-deleție). Testele Tajima și FS-FU au arătat dezacorduri între estimările π și φ, sugerând că nu are loc o expansiune a populației pentru toți virusurile, cu excepția virusului cowpox.

Divergența genomică ridicată datorată mutațiilor și modelării extinse a fost observată în cinci grupuri (variola bovină, variola camelor, MPX, variola și vaccinia), care s-ar putea datora pierderii intermediare a haplotipului între generații, probabil asociată cu absența fluxului de gene. Nivelurile de structurare au relevat un model discontinuu de divergență genetică între loturile studiate, ținând cont de existența potențială a stărilor mutaționale multiple, în special la variola bovină.

Mutațiile genei IFNAR în cele cinci grupuri au fost foarte fixate (valoarea FST 76%) pe baza derivării genetice și a efectului fondator care însoțește comportamentul de pierdere intermediară a haplotipului și/sau răspândire între generațiile de virus. Valorile distanței genetice au arătat un model de divergență ridicat continuu pentru grupurile de studiu.

În plus, diferențele dintre 59 de haplotipuri s-au reflectat în numărul mare de variații și ierarhii inter-haplotipuri în toate componentele covarianței: prin diferențele inter și intra la nivel de grup și individual. Analiza AMOVA și a distanței genetice au arătat rezultate semnificative pentru grupurile de virus testate cu componente de variație între grup și în interiorul grupului de 25% și, respectiv, opt procente, indicând o divergență evolutivă mare între grupuri. Nu s-au găsit asemănări semnificative pentru timpul de divergență evolutivă genetică între toate populațiile.

Estimatorii Theta nu au arătat rezultate consistente între metode, sugerând că nu există nicio conservare IFNAR printre virusurile studiate. Polimorfismele haplotipului se refereau la variații mari (mutații silențioase și rapide) și la diversitatea genetică a produselor proteice ale ortopoxvirusurilor studiate, ceea ce a complicat dezvoltarea țintelor moleculare pentru dezvoltarea medicamentelor și a vaccinurilor. Rezultatele au sugerat că gena IFNAR poate să nu fie eficientă în suprimarea infecțiilor virale.

Au fost observate mai puține diversități moleculare pentru virusul ectromelia, virusul variolei iepurelui și virusul variolei bivoliști. Variațiile Tau și analizele de incompatibilitate au arătat diferențe semnificative, în special între grupurile MPXV, virusul variolei bovine și virusul camelpox, pe baza mărimii populației ancestrale și a ratelor de mutație non-constante.

Concluzie

În general, rezultatele studiului au arătat o diversitate ridicată a haplotipurilor, cu mutații de inserție-ștergere crescute, transversii și tranziții pentru cinci grupuri de virusuri cu o expansiune marginală a populațiilor de virus. Estimatorii au indicat o lipsă de conservare a genei IFNAR (și a produsului său proteic) în rândul virușilor, care sprijină utilizarea terapiilor de neutralizare pe bază de anticorpi și dezvoltarea de noi medicamente care ar putea acționa ca adjuvanți eficienți pentru gena IFNAR.

*NOTA importanta

bioRxiv publică rapoarte științifice preliminare care nu au fost revizuite de colegi și, prin urmare, nu ar trebui să fie considerate concludente, să ghideze practica clinică/comportamentul de sănătate sau să fie tratate ca informații stabilite.

Referinţă:

• 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

.