Η μελέτη αποδίδει αυξημένη μεταδοτικότητα του Monkeypox Clade IIb στα γονιδιωματικά ακορντεόν

Η μελέτη αποδίδει αυξημένη μεταδοτικότητα του Monkeypox Clade IIb στα γονιδιωματικά ακορντεόν

Σε πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο bioRxiv * Διακομιστής: Οι ερευνητές διεξήγαγαν μια γονιδιωματική μελέτη επιβεβαιωμένων περιπτώσεων ιού της ευλογιάς των πιθήκων (MPXV) που διαγνώστηκαν στην Ισπανία μεταξύ 18 Μαΐου και 14 Ιουλίου 2022.

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

*Σημαντική ΣΗΜΕΙΩΣΗ:Το bioRxiv δημοσιεύει προκαταρκτικές επιστημονικές εκθέσεις που δεν έχουν αξιολογηθεί από ομοτίμους και επομένως δεν πρέπει να θεωρούνται πειστικές, που προορίζονται να καθοδηγήσουν την κλινική πρακτική/σχετική με την υγεία συμπεριφορά ή να αντιμετωπίζονται ως καθιερωμένες πληροφορίες.

φόντο

Στην τρέχουσα εστία, ο αριθμός των διαδεδομένων μεταδόσεων MPXV παρέμεινε σταθερά χαμηλός και η μετάδοση από άτομο σε άτομο (PTP) φαίνεται να συμβαίνει μετά την εμφάνιση πρωτογενούς εντοπισμένου εξανθήματος. Εάν ο τελευταίος τρόπος είναι υπεύθυνος για τη μετάδοση MPXV, θα πρέπει επίσης να αντικατοπτρίζεται σε γονιδιωματικό επίπεδο. Μέχρι σήμερα, όλες οι γονιδιωματικές μελέτες έχουν επικεντρωθεί στην περιγραφή της εξελικτικής ιστορίας του MPXV και στην παρακολούθηση της εισαγωγής του στον ιό στις δυτικές χώρες.

Αυτές οι μελέτες αποκάλυψαν ότι το σύμπλεγμα MPXV 2022 αποκλίνει από τα αντίστοιχα MPXV 2016-2019 κατά μέσο όρο 50 μονονουκλεοτιδικών πολυμορφισμών (SNPs), με περίπου 24 μη συνώνυμες μεταλλάξεις, ~18 συνώνυμες μεταλλάξεις και μερικές διαγονιδιακές διαφορές. Απέδωσαν τη μεροληψία μετάλλαξης κυρίως στη δράση των ενζύμων 3 που μοιάζουν με καταλυτικά πολυπεπτίδια που επεξεργάζονται την απολιποπρωτεΐνη Β mRNA (APOBEC3). Επιπλέον, περιέγραψαν γενετικές παραλλαγές του MPXV, συμπεριλαμβανομένης της διαγραφής ανοσοτροποποιητικών γονιδίων. Μέχρι τώρα, ο ξενιστής άσκησε επιλεκτική πίεση και η απώλεια γονιδίων που αλληλεπιδρούν με τον ιό ήταν ο οδηγός της εξέλιξης του MPXV.

Αναδρομικές εξελικτικές μελέτες έχουν δείξει τις μοναδικές προσαρμοστικές στρατηγικές του MPXV. Ωστόσο, αυτές οι μελέτες απέτυχαν να επιλύσουν γονιδιωματικές περιοχές με πολλές επαναλήψεις, ιδιαίτερα τις περιοχές χαμηλής πολυπλοκότητας (LCRs). Τα LCR δεν εντοπίζονται τυχαία στο γονιδίωμα και μπορεί να σχετίζονται με προσαρμοστικές αλλαγές που σχετίζονται με διαφορές στη μεταδοτικότητα MPXV. Έχουν διαφορετικά επίπεδα πολυπλοκότητας, όπως δινουκλεοτιδικές, τρινουκλεοτιδικές ή πιο πολύπλοκες παλινδρομικές επαναλήψεις. Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι τα γονιδιωματικά ακορντεόν παρέχουν μια ταχεία οδό για την προσαρμογή των ιών ευλογιάς κατά τη διάρκεια της σειριακής διέλευσης. Υπάρχει επείγουσα ανάγκη να εξεταστούν αυτά τα γονιδιωματικά χαρακτηριστικά στο πλαίσιο της εξελικτικής προσαρμογής του MPXV.

Σχετικά με τη μελέτη

Στην παρούσα μελέτη, οι ερευνητές εξέτασαν τα αποτελέσματα των LCRs, συμπεριλαμβανομένων όλων των μικρών διαδοχικών επαναλήψεων (STR) και των αλλαγών ομοπολυμερών, στο γονιδίωμα MPXV. Συνέκριναν την κατανομή των LCRs μεταξύ διαφορετικών βασικών λειτουργικών ομάδων στο γονιδίωμα MPXV. Επιπλέον, οι ερευνητές αξιολόγησαν την έκταση των παραλλαγών εντός και μεταξύ ξενιστή στο LCR.

Η ομάδα έλαβε για πρώτη φορά ένα υψηλής ποιότητας γονιδίωμα από ένα μη διέλευση φυσαλιδώδου υγρού από μια θήκη MPXV στην Ισπανία. Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν μια συμβατική επικυρωμένη αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης ένθετη MPXV (PCR) που στοχεύει το γονίδιο του υποδοχέα της τρανσφερρίνης (TFN) για να επιβεβαιώσει την παρουσία του MPXV σε επιχρίσματα από δερματικές βλάβες. Στη συνέχεια, συνδύασαν τρεις τεχνολογίες αλληλούχισης, NovaSeq, MiSeq και αλληλούχιση νανοπόρου, για να διαβάσουν ολόκληρο το γονιδίωμα.

Αποτελέσματα μελέτης

Μόνο δύο δείγματα γονιδιώματος, το 353R και το 349R, παρείχαν ιικές μετρήσεις υψηλής ποιότητας για σύγκριση των συχνοτήτων αλληλόμορφων στις περισσότερες περιοχές LCR. Ενώ τα LCR8 και LCR9 δεν έδειξαν διακύμανση, τα LCR7 και LCR10/11 έδειξαν σημαντική διακύμανση εντός του ξενιστή και διαφορές στο κυρίαρχο αλληλόμορφο μεταξύ των δειγμάτων. Με βάση την ετεροζυγωτία ολόκληρου του γονιδιώματος, το μέγεθος και το μέγεθος των παραλλαγών ήταν σημαντικά υψηλότερα για το LCR απ' ό,τι για τα SNP, και το ίδιο συνέβη και στον ξενιστή.

Τέσσερα δείγματα ανήκαν στο B.1.1, που ορίζονται από μια μετάλλαξη αμινοξέος στο OPG094 R194H. Αναγνώρισαν ένα δείγμα ως B.1.3, που ορίζεται από τη μετάλλαξη αμινοξέος R84K, που αντιστοιχεί στη θέση G190.660A, και τα υπόλοιπα δείγματα ανήκαν στο B1 clade IIb. Μεταξύ της ομάδας IIb, τα στελέχη Β1 έδειξαν σταθερά 16 επαναλήψεις. Το στέλεχος Α.1 ήταν πολυμορφικό, τα στελέχη Α.2 εμφάνισαν 23, 25 και 26 επαναλήψεις, ενώ τα παλαιότερα στελέχη της σειράς Α είχαν 32, 43, 53 και 71 επαναλήψεις. Παρόλο που οι ερευνητές ανακάλυψαν επιπλέον συστάδες μεταξύ των ισπανικών απομονώσεων που ορίζονται από ορισμένες αλλαγές SNP. Ωστόσο, βρήκαν επιδημιολογική σύνδεση μόνο σε μία περίπτωση.

Δεδομένου ότι τα αποτελέσματα της τρέχουσας μελέτης έδειξαν περιορισμένη συσχέτιση μεταξύ των αλλαγών SNP και της ιικής επιδημιολογίας, πιθανότατα έχει συμβεί ένα πιθανό αποτέλεσμα σύγκλισης για αυτήν την κατηγορία ιών, γεγονός που καθιστά αναγκαία μια αλλαγή στην εστίαση στις γονιδιωματικές επιδημιολογικές μελέτες τους. Οι ερευνητές εντόπισαν 21 LCR, 13 STR και οκτώ ομοπολυμερή. Η σύγκριση του επιπέδου ποικιλομορφίας μεταξύ των 21 αναγνωρισμένων LCRs με μεταβλητότητα SNP αποκάλυψε οκτώ περιοχές LCR (1/4, 2, 3, 5, 6, 7, 10/11, 21) με εμφανή σημάδια διακύμανσης εντός του ξενιστή και μεταξύ των δειγμάτων.

Πέντε LCR εντοπίστηκαν σε δύο περιοχές του γονιδιώματος MPXV, με τα LCR 5, 6 και 7 να βρίσκονται στον πυρήνα του γονιδιώματος MPXV. Τα LCR 3 και 21 εντοπίστηκαν στην ανοσοτροποποιητική περιοχή και τα άλλα τρία LCR εντοπίστηκαν εντός της υποτιθέμενης μεταφρασμένης περιοχής των γονιδίων MPXV OPG153 (A26L), OPG204 (B16R) και OPG208 (B19R). Οι αλλαγές στον αριθμό επαναλήψεων που παρατηρήθηκαν στο LCR3 και στο LCR21 ακολούθησαν το ίδιο μοτίβο με επέκταση της Ν-τελικής περιοχής ενός ανοσοτροποποιητικού ανοιχτού πλαισίου ανάγνωσης (ORF). Δεδομένης της ασυνήθιστα μεγάλης επαναλαμβανόμενης έκτασης του LCR3, το clade IIb MPXV μπορεί να απαιτεί μεγάλες ποσότητες τυροσίνης: μεταφραστικό ριβονουκλεϊκό οξύ (tRNA) για τη μετάφραση του γονιδίου OPG208. Αυτό μπορεί να αντιπροσωπεύει μια άλλη πιθανή μέθοδο με την οποία οι αλληλουχίες επαναλαμβανόμενης σειράς ιών προσαρμόζονται σε ένα νέο περιβάλλον διαμορφώνοντας την έκφραση ORF.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι αλλαγές που σχετίζονται με το LCR21/OPG204 ήταν ανεπαίσθητες. Δεν παρατήρησαν αλλαγές στον αριθμό των επαναλήψεων, αλλά μάλλον στις μεταλλάξεις. Επομένως, οι περισσότεροι ιοί clade IIb εμφάνισαν πολλαπλές εναλλακτικές εκκινήσεις ακολουθούμενες από ένα αμινοξύ λυσίνης που κωδικοποιούνταν πάντα από το σπανιότερο κωδικόνιο. Η πιο ενδιαφέρουσα περιοχή μεταβλητότητας που παρατηρήθηκε στο ORF αφορούσε το γονίδιο OPG153, το οποίο είναι ουσιαστικός παράγοντας στη μετάδοση και τη λοιμογόνο δύναμη του OPXV. Για παράδειγμα, είναι το γονίδιο πυρήνα που «χάθηκε» πιο συχνά κατά την εξέλιξη του ιού της ευλογιάς. Η περιοχή επανάληψης LCR7, που βρίσκεται στην κεντρική περιοχή του OPG153, κωδικοποιεί μια αδόμητη περιοχή πολυασπαρτικού οξέος (poly-D) που διατηρείται μεταξύ των OPXV. Ωστόσο, το μήκος του ποικίλλει πολύ. Είναι ενδιαφέρον ότι τα στελέχη της κατηγορίας IIa MPXV έχουν ένα πολυ-D που εκτείνεται κατά 21 αμινοξέα.

συμπεράσματα

Τα αποτελέσματα της μελέτης επέκτειναν την έννοια του γονιδιώματος ακορντεόν στην εξέλιξη του MPXV. Η μελέτη έδειξε ότι τα LCR του γονιδιώματος, που επί του παρόντος δεν έχουν επιλυθεί σε γονιδιωματικές μελέτες, θα μπορούσαν να είναι ζωτικής σημασίας για τη διαχείριση των αλλαγών στο εύρος του ξενιστή ή στη λοιμογόνο δύναμη και να περιέχουν σημαντικές πληροφορίες μετάδοσης. Ως εκ τούτου, υπάρχει ανάγκη να καθιερωθεί μια νέα τυποποιημένη προσέγγιση για τη δημιουργία και ανάλυση των δεδομένων αλληλουχίας που δίνει προτεραιότητα σε αυτές τις περιοχές. Απαιτούνται επειγόντως περαιτέρω λειτουργικές μελέτες για τη συμπλήρωση αυτής της συγκριτικής γονιδιωματικής μελέτης.

*Σημαντική ΣΗΜΕΙΩΣΗ:Το bioRxiv δημοσιεύει προκαταρκτικές επιστημονικές εκθέσεις που δεν έχουν αξιολογηθεί από ομοτίμους και επομένως δεν πρέπει να θεωρούνται πειστικές, που προορίζονται να καθοδηγήσουν την κλινική πρακτική/σχετική με την υγεία συμπεριφορά ή να αντιμετωπίζονται ως καθιερωμένες πληροφορίες.

Αναφορά:

• 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

.