Pētījumā palielināta Monkeybax Clade IIb pārnešanas iespēja ir saistīta ar genoma akordeoniem

Pētījumā palielināta Monkeybax Clade IIb pārnešanas iespēja ir saistīta ar genoma akordeoniem

Nesenā pētījumā, kas publicēts bioRxiv * Serveris: pētnieki veica genoma pētījumu par apstiprinātiem pērtiķu baku vīrusa (MPXV) gadījumiem, kas tika diagnosticēti Spānijā no 2022. gada 18. maija līdz 14. jūlijam.

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

*Svarīga PIEZĪME:bioRxiv publicē provizoriskus zinātniskus ziņojumus, kas nav salīdzinoši pārskatīti, un tāpēc tos nevajadzētu uzskatīt par pārliecinošiem, kas paredzēti, lai vadītu klīnisko praksi/veselību saistītu uzvedību, vai uzskatīti par vispāratzītu informāciju.

fons

Pašreizējā uzliesmojuma laikā izplatīto MPXV pārraides gadījumu skaits ir nemainīgi zems, un šķiet, ka pārnešana no cilvēka uz cilvēku (PTP) notiek pēc primāru lokalizētu izsitumu parādīšanās. Ja pēdējais režīms ir atbildīgs par MPXV pārraidi, tas jāatspoguļo arī genoma līmenī. Līdz šim visi genoma pētījumi ir vērsti uz MPXV evolūcijas vēstures aprakstu un tās ievadīšanas vīrusa izsekošanu Rietumu valstīs.

Šie pētījumi atklāja, ka 2022. gada MPXV klasteris atšķiras no atbilstošajiem 2016.–2019. gada MPXV vidēji par 50 viena nukleotīda polimorfismiem (SNP) ar aptuveni 24 nesinonīmām mutācijām, ~ 18 sinonīmām mutācijām un dažām starpgēnām atšķirībām. Viņi mutācijas novirzi galvenokārt attiecināja uz apolipoproteīna B mRNS rediģēšanas katalītisko polipeptīdu līdzīgu 3 enzīmu (APOBEC3) darbību. Turklāt viņi aprakstīja MPXV ģenētiskās variācijas, tostarp imūnmodulējošo gēnu dzēšanu. Līdz šim saimnieks izdarīja selektīvu spiedienu, un MPXV evolūcijas virzītājspēks bija gēnu zudums, kas mijiedarbojas ar vīrusu.

Retrospektīvie evolūcijas pētījumi ir parādījuši MPXV unikālās adaptīvās stratēģijas; Tomēr šajos pētījumos neizdevās atrisināt genoma reģionus ar daudziem atkārtojumiem, īpaši zemas sarežģītības reģionus (LCR). LCR genomā neatrodas nejauši, un tie var būt saistīti ar adaptīvām izmaiņām, kas saistītas ar MPXV pārnešanas atšķirībām. Tiem ir dažādi sarežģītības līmeņi, piemēram, dinukleotīds, trinukleotīds vai sarežģītāki palindromiskie atkārtojumi. Iepriekšējie pētījumi ir parādījuši, ka genoma akordeoni nodrošina ātru baku vīrusu adaptācijas ceļu sērijveida pārejas laikā. MPXV evolūcijas adaptācijas kontekstā ir steidzami jāpārbauda šīs genoma pazīmes.

Par pētījumu

Šajā pētījumā pētnieki pētīja LCR ietekmi, ieskaitot visus īsos tandēma atkārtojumus (STR) un homopolimēru izmaiņas, MPXV genomā. Viņi salīdzināja LCR sadalījumu starp dažādām galvenajām funkcionālajām grupām MPXV genomā. Turklāt pētnieki novērtēja LCR atšķirības starp uzņēmējiem un starp uzņēmējiem.

Pirmo reizi komanda ieguva augstas kvalitātes genomu no neizvadīta vezikulārā šķidruma no MPXV gadījuma Spānijā. Pēc tam viņi izmantoja parasto apstiprināto MPXV ligzdotās polimerāzes ķēdes reakciju (PCR), kas vērsta uz transferīna (TFN) receptoru gēnu, lai apstiprinātu MPXV klātbūtni ādas bojājumu uztriepēs. Pēc tam viņi apvienoja trīs sekvencēšanas tehnoloģijas, NovaSeq, MiSeq un nanoporu sekvencēšanu, lai nolasītu visu genomu.

Studiju rezultāti

Tikai divi genoma paraugi, 353R un 349R, nodrošināja augstas kvalitātes vīrusu mērījumus, lai salīdzinātu alēļu frekvences lielākajā daļā LCR apgabalu. Lai gan LCR8 un LCR9 neuzrādīja nekādas atšķirības, LCR7 un LCR10/11 uzrādīja būtiskas atšķirības saimniekorganismā un dominējošās alēles atšķirības starp paraugiem. Pamatojoties uz visa genoma heterozigotiskumu, LCR variāciju apjoms un apjoms bija ievērojami augstāks nekā SNP, un tas pats notika arī saimniekorganismā.

Četri paraugi piederēja B.1.1, ko definēja ar aminoskābju mutāciju OPG094 R194H. Viņi identificēja vienu paraugu kā B.1.3, ko definēja aminoskābes mutācija R84K, kas atbilst pozīcijai G190.660A, un pārējie paraugi piederēja B1 kladei IIb. Starp IIb grupu B1 celmiem konsekventi bija 16 atkārtojumi. A.1 celms bija polimorfs, A.2 celmiem bija 23, 25 un 26 atkārtojumi, savukārt vecākiem A celmiem bija 32, 43, 53 un 71 atkārtojums. Lai gan pētnieki atklāja papildu kopas starp Spānijas izolātiem, ko noteica dažas SNP izmaiņas; Tomēr epidemioloģisku saistību viņi konstatēja tikai vienā gadījumā.

Tā kā pašreizējie pētījuma rezultāti liecināja par ierobežotu saistību starp SNP izmaiņām un vīrusu epidemioloģiju, šai vīrusu klasei, iespējams, ir noticis potenciāls konverģences efekts, kas liek mainīt fokusu viņu genoma epidemioloģijas pētījumos. Pētnieki identificēja 21 LCR, 13 STR un astoņus homopolimērus. Salīdzinot dažādības līmeni starp 21 identificētu LCR ar SNP mainīgumu, atklājās astoņi LCR reģioni (1/4, 2, 3, 5, 6, 7, 10/11, 21) ar acīmredzamām atšķirību pazīmēm saimniekorganismā un starp paraugiem.

Pieci LCR tika kolokalizēti divos MPXV genoma reģionos, un LCR 5, 6 un 7 atradās MPXV genoma kodolā. LCR 3 un 21 atradās imūnmodulējošajā reģionā, un pārējie trīs LCR atradās MPXV gēnu OPG153 (A26L), OPG204 (B16R) un OPG208 (B19R) iespējamajā translētajā reģionā. Izmaiņas atkārtojumu skaitā, kas novērotas LCR3 un LCR21, sekoja tam pašam modelim, paplašinot imūnmodulējošā atvērtā lasīšanas rāmja (ORF) N-gala reģionu. Ņemot vērā neparasti garo LCR3 atkārtošanos, IIb MPXV kladei var būt nepieciešams liels daudzums tirozīna: translācijas ribonukleīnskābes (tRNS), lai tulkotu OPG208 gēnu. Tas var būt vēl viena potenciāla metode, ar kuras palīdzību vīrusu tandēma atkārtošanās sekvences pielāgojas jaunai videi, modulējot ORF ekspresiju.

Pētnieki atklāja, ka izmaiņas, kas saistītas ar LCR21/OPG204, bija smalkas. Viņi nenovēroja izmaiņas atkārtojumu skaitā, bet gan mutācijās. Tāpēc lielākajai daļai IIb klades vīrusu bija vairāki alternatīvi sākumi, kam sekoja lizīna aminoskābe, ko vienmēr kodēja retākais kodons. Intriģējošākā mainīguma zona, kas novērota ORF, bija saistīta ar OPG153 gēnu, kas ir būtisks OPXV transmisijas un virulences faktors. Piemēram, tas ir galvenais gēns, kas visbiežāk tika “pazaudēts” baku vīrusa evolūcijas laikā. LCR7 atkārtošanās reģions, kas atrodas OPG153 centrālajā domēnā, kodē nestrukturētu poliasparagīnskābes (poli-D) reģionu, kas ir saglabājies starp OPXV; tomēr tā garums ir ļoti atšķirīgs. Interesanti, ka IIa klases MPXV celmiem ir poli-D, kas pagarināts par 21 aminoskābi.

Secinājumi

Pētījuma rezultāti paplašināja genoma akordeonu jēdzienu MPXV evolūcijā. Pētījums parādīja, ka genoma LCR, kas pašlaik nav atrisināti genoma pētījumos, varētu būt izšķiroši, lai pārvaldītu saimniekorganisma diapazona vai virulences izmaiņas un satur svarīgu pārraides informāciju. Tāpēc ir jāizveido jauna standartizēta pieeja, lai ģenerētu un analizētu secības datus, kas nosaka prioritāti šiem reģioniem. Steidzami ir nepieciešami turpmāki funkcionālie pētījumi, lai papildinātu šo salīdzinošo genoma pētījumu.

*Svarīga PIEZĪME:bioRxiv publicē provizoriskus zinātniskus ziņojumus, kas nav salīdzinoši pārskatīti, un tāpēc tos nevajadzētu uzskatīt par pārliecinošiem, kas paredzēti, lai vadītu klīnisko praksi/veselību saistītu uzvedību, vai uzskatīti par vispāratzītu informāciju.

Atsauce:

• 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

.