Проучването приписва повишена трансмисивност на Monkeypox Clade IIb на геномни акордеони

Проучването приписва повишена трансмисивност на Monkeypox Clade IIb на геномни акордеони

В скорошно проучване, публикувано в bioRxiv * Сървър: Изследователите проведоха геномно проучване на потвърдени случаи на вируса Monkeypox (MPXV), диагностициран в Испания между 18 май и 14 юли 2022 г.

Lernen: Genomische Akkordeons könnten der Schlüssel zur erhöhten Übertragbarkeit von Monkeypox Clade IIb sein. Bildquelle: FOTOGRIN/Shutterstock

*Важна ЗАБЕЛЕЖКА:bioRxiv публикува предварителни научни доклади, които не са рецензирани и следователно не трябва да се считат за убедителни, предназначени да насочват клиничната практика/поведение, свързано със здравето, или да се третират като установена информация.

фон

При настоящото огнище броят на разпространените предавания на MPXV остава постоянно нисък и изглежда, че предаването от човек на човек (PTP) се случва след появата на първичен локализиран обрив. Ако последният режим е отговорен за предаването на MPXV, той също трябва да бъде отразен на геномно ниво. Към днешна дата всички геномни изследвания са фокусирани върху описването на еволюционната история на MPXV и проследяването на въвеждането му във вируса в западните страни.

Тези проучвания разкриват, че клъстерът 2022 MPXV се различава от съответните MPXV 2016-2019 със средно 50 единични нуклеотидни полиморфизма (SNPs), с приблизително 24 несинонимни мутации, ~18 синонимни мутации и някои междугенни разлики. Те приписват отклонението на мутацията главно на действието на аполипопротеин В иРНК-редактиращи каталитични полипептидни подобни 3 ензими (APOBEC3). В допълнение, те описват генетични вариации на MPXV, включително делеция на имуномодулаторни гени. Досега гостоприемникът упражняваше селективен натиск и загубата на гени, които взаимодействат с вируса, беше двигател на еволюцията на MPXV.

Ретроспективни еволюционни проучвания са показали уникалните адаптивни стратегии на MPXV; Въпреки това, тези проучвания не успяха да разрешат геномни региони с много повторения, особено регионите с ниска сложност (LCR). LCR не са произволно разположени в генома и могат да бъдат свързани с адаптивни промени, свързани с разликите в предаваемостта на MPXV. Те имат различни нива на сложност, като динуклеотидни, тринуклеотидни или по-сложни палиндромни повторения. Предишни проучвания показват, че геномните акордеони осигуряват бърз път за адаптиране на поксвирусите по време на серийно преминаване. Има спешна нужда да се изследват тези геномни характеристики в контекста на еволюционната адаптация на MPXV.

Относно изследването

В настоящото проучване изследователите изследват ефектите на LCR, включително всички къси тандемни повторения (STR) и хомополимерни промени, в MPXV генома. Те сравняват разпределението на LCRs между различни ключови функционални групи в MPXV генома. В допълнение, изследователите оцениха степента на вътрешно-гостоприемни и между-гостоприемни вариации в LCR.

Екипът първо получи висококачествен геном от непасирана везикуларна течност от случай на MPXV в Испания. След това те използваха конвенционална валидирана MPXV вложена полимеразна верижна реакция (PCR), насочена към трансфериновия (TFN) рецепторен ген, за да потвърдят наличието на MPXV в тампони от кожни лезии. След това те комбинираха три технологии за секвениране, NovaSeq, MiSeq и секвениране на нанопори, за да прочетат целия геном.

Резултати от изследването

Само две геномни проби, 353R и 349R, предоставиха висококачествени вирусни измервания за сравнение на честотите на алелите в повечето LCR области. Докато LCR8 и LCR9 не показват вариации, LCR7 и LCR10/11 показват значителни вариации в рамките на гостоприемника и разлики в преобладаващия алел между пробите. Въз основа на хетерозиготността на целия геном, величината и величината на вариациите са значително по-високи за LCR, отколкото за SNP, и същото се случва и в гостоприемника.

Четири проби принадлежаха към B.1.1, дефинирани чрез аминокиселинна мутация в OPG094 R194H. Те идентифицираха една проба като B.1.3, дефинирана от аминокиселинната мутация R84K, съответстваща на позиция G190.660A, а останалите проби принадлежаха към B1 clade IIb. Сред група IIb, щамовете B1 постоянно показват 16 повторения. Щамът A.1 беше полиморфен, щамовете A.2 показаха 23, 25 и 26 повторения, докато по-старите щамове на линия А имаха 32, 43, 53 и 71 повторения. Въпреки че изследователите откриха допълнителни клъстери сред испанските изолати, определени от някои SNP промени; Те обаче откриха епидемиологична връзка само в един случай.

Тъй като резултатите от настоящите проучвания показват ограничена връзка между промените на SNP и вирусната епидемиология, вероятно е настъпил потенциален ефект на конвергенция за този клас вируси, което налага промяна във фокуса в техните геномни епидемиологични проучвания. Изследователите идентифицираха 21 LCR, 13 STR и осем хомополимера. Сравнението на нивото на разнообразие между 21 идентифицирани LCRs с вариабилност на SNP разкрива осем LCR региона (1/4, 2, 3, 5, 6, 7, 10/11, 21) с очевидни признаци на вариация в рамките на гостоприемника и между пробите.

Пет LCRs бяха колокализирани в два региона на MPXV генома, с LCRs 5, 6 и 7, разположени в сърцевината на MPXV генома. LCRs 3 и 21 бяха разположени в имуномодулаторната област, а другите три LCRs бяха разположени в рамките на предполагаемата транслирана област на MPXV гените OPG153 (A26L), OPG204 (B16R) и OPG208 (B19R). Промените в броя на повторенията, наблюдавани в LCR3 и LCR21, следват същия модел чрез разширяване на N-крайната област на имуномодулираща отворена четяща рамка (ORF). Като се има предвид необичайно дългият повтарящ се участък на LCR3, клад IIb MPXV може да изисква големи количества тирозин: транслационна рибонуклеинова киселина (tRNA) за транслиране на гена OPG208. Това може да представлява друг потенциален метод, чрез който вирусните тандемни повтарящи се последователности се адаптират към нова среда чрез модулиране на ORF експресията.

Изследователите установиха, че промените, свързани с LCR21/OPG204, са фини. Те не наблюдават промени в броя на повторенията, а по-скоро в мутациите. Следователно, повечето вируси на clade IIb показват множество алтернативни стартове, последвани от лизинова аминокиселина, която винаги е била кодирана от най-редкия кодон. Най-интригуващата област на променливост, наблюдавана в ORF, включва гена OPG153, който е съществен фактор в предаването и вирулентността на OPXV. Например, това е основният ген, който най-често се „загубва“ по време на еволюцията на вируса на едра шарка. LCR7 повтарящият се регион, разположен в централния домейн на OPG153, кодира неструктуриран регион на полиаспарагинова киселина (poly-D), който е запазен сред OPXV; дължината му обаче варира значително. Интересното е, че клас IIa MPXV щамовете имат поли-D, удължен с 21 аминокиселини.

Изводи

Резултатите от изследването разшириха концепцията за геномни акордеони в еволюцията на MPXV. Проучването показа, че LCR на генома, които понастоящем не са разрешени в геномни изследвания, могат да бъдат от решаващо значение за управление на промените в обхвата на гостоприемника или вирулентността и съдържат важна информация за предаване. Следователно е необходимо да се установи нов стандартизиран подход за генериране и анализ на данните за последователността, които приоритизират тези региони. Спешно са необходими допълнителни функционални изследвания, които да допълнят това сравнително геномно изследване.

*Важна ЗАБЕЛЕЖКА:bioRxiv публикува предварителни научни доклади, които не са рецензирани и следователно не трябва да се считат за убедителни, предназначени да насочват клиничната практика/поведение, свързано със здравето, или да се третират като установена информация.

Справка:

• Vorläufiger wissenschaftlicher Bericht.
  Sara Monzon, Sarai Varona, Anabel Negredo, et al. (2022). Genomische Akkordeons könnten der Schlüssel zur erhöhten Übertragbarkeit von Monkeypox Clade IIb sein. bioRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2022.09.30.510261 https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.09.30.510261v2

.