O estudo atribui maior transmissibilidade do Monkeypox Clade IIb aos acordeões genômicos

O estudo atribui maior transmissibilidade do Monkeypox Clade IIb aos acordeões genômicos

Num estudo recente publicado em bioRxiv * Servidor: Pesquisadores conduziram um estudo genômico de casos confirmados do vírus Monkeypox (MPXV) diagnosticados na Espanha entre 18 de maio e 14 de julho de 2022.

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

*NOTA IMPORTANTE:O bioRxiv publica relatórios científicos preliminares que não são revisados ​​por pares e, portanto, não devem ser considerados conclusivos, destinados a orientar a prática clínica/comportamento relacionado à saúde, ou tratados como informações estabelecidas.

fundo

No surto atual, o número de transmissões disseminadas de MPXV permaneceu consistentemente baixo e a transmissão de pessoa para pessoa (PTP) parece ocorrer após o aparecimento de uma erupção cutânea primária localizada. Se este último modo for responsável pela transmissão do MPXV, também deverá ser refletido no nível genômico. Até à data, todos os estudos genómicos concentraram-se na descrição da história evolutiva do MPXV e no acompanhamento da sua introdução no vírus nos países ocidentais.

Diese Studien ergaben, dass der MPXV-Cluster 2022 von den entsprechenden MPXVs 2016–2019 um durchschnittlich 50 Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNPs) abweicht, mit etwa 24 nicht-synonymen Mutationen, ~18 synonymen Mutationen und einigen intergenen Unterschieden. Sie führten die Mutationsverzerrung hauptsächlich auf die Wirkung von Apolipoprotein B-mRNA-editierenden katalytischen Polypeptid-ähnlichen 3-Enzymen (APOBEC3) zurück. Darüber hinaus beschrieben sie genetische Variationen von MPXV, einschließlich der Deletion immunmodulatorischer Gene. Bisher übte der Wirt selektiven Druck aus, und der Verlust von Genen, die mit dem Virus interagieren, war der Treiber der MPXV-Evolution.

Estudos evolutivos retrospectivos demonstraram as estratégias adaptativas únicas do MPXV; No entanto, estes estudos não conseguiram resolver regiões genómicas com muitas repetições, particularmente as regiões de baixa complexidade (LCRs). Os LCRs não estão localizados aleatoriamente no genoma e podem estar associados a alterações adaptativas relacionadas a diferenças na transmissibilidade do MPXV. Eles possuem diferentes níveis de complexidade, como dinucleotídeo, trinucleotídeo ou repetições palindrômicas mais complexas. Estudos anteriores mostraram que os acordeões genômicos fornecem uma rota rápida para a adaptação de poxvírus durante a passagem em série. Há uma necessidade urgente de examinar essas características genômicas no contexto da adaptação evolutiva do MPXV.

Sobre o estudo

No presente estudo, os pesquisadores examinaram os efeitos dos LCRs, incluindo todas as repetições curtas em tandem (STRs) e alterações de homopolímeros, no genoma do MPXV. Eles compararam a distribuição de LCRs entre diferentes grupos funcionais chave no genoma do MPXV. Além disso, os pesquisadores avaliaram a extensão das variações intra-hospedeiro e inter-hospedeiro no LCR.

A equipa obteve pela primeira vez um genoma de alta qualidade a partir de um fluido vesicular não transmitido de um caso de MPXV em Espanha. Eles então usaram uma reação em cadeia da polimerase (PCR) aninhada de MPXV convencional validada visando o gene do receptor de transferrina (TFN) para confirmar a presença de MPXV em esfregaços de lesões de pele. Em seguida, eles combinaram três tecnologias de sequenciamento, NovaSeq, MiSeq e sequenciamento nanopore, para ler o genoma inteiro.

Resultados do estudo

Apenas duas amostras de genoma, 353R e 349R, forneceram medições virais de alta qualidade para comparação de frequências alélicas na maioria das áreas de LCR. Enquanto LCR8 e LCR9 não apresentaram variação, LCR7 e LCR10/11 apresentaram variação significativa dentro do hospedeiro e diferenças no alelo predominante entre as amostras. Com base na heterozigosidade do genoma completo, a magnitude e a magnitude das variações foram significativamente maiores para LCR do que para SNPs, e o mesmo também ocorreu dentro do hospedeiro.

Quatro amostras pertenciam a B.1.1, definida por uma mutação de aminoácido em OPG094 R194H. Eles identificaram uma amostra como B.1.3, definida pela mutação do aminoácido R84K, correspondente à posição G190.660A, e as demais amostras pertenciam ao clado B1 IIb. Entre o grupo IIb, as cepas B1 apresentaram consistentemente 16 repetições. A cepa A.1 foi polimórfica, as cepas A.2 apresentaram 23, 25 e 26 repetições, enquanto as cepas mais antigas da linhagem A apresentaram 32, 43, 53 e 71 repetições. Embora os pesquisadores tenham descoberto agrupamentos adicionais entre os isolados espanhóis definidos por algumas alterações no SNP; No entanto, só encontraram ligação epidemiológica num caso.

Uma vez que os resultados do presente estudo mostraram uma associação limitada entre alterações de SNP e epidemiologia viral, provavelmente ocorreu um potencial efeito de convergência para esta classe de vírus, necessitando de uma mudança de foco em seus estudos de epidemiologia genômica. Os pesquisadores identificaram 21 LCRs, 13 STRs e oito homopolímeros. A comparação do nível de diversidade entre os 21 LCRs identificados com variabilidade SNP revelou oito regiões LCR (1/4, 2, 3, 5, 6, 7, 10/11, 21) com sinais óbvios de variação dentro do hospedeiro e entre amostras.

Cinco LCRs foram colocalizados em duas regiões do genoma do MPXV, com os LCRs 5, 6 e 7 localizados no núcleo do genoma do MPXV. Os LCRs 3 e 21 estavam localizados na região imunomoduladora, e os outros três LCRs estavam localizados dentro da suposta região traduzida dos genes MPXV OPG153 (A26L), OPG204 (B16R) e OPG208 (B19R). As alterações no número de repetições observadas em LCR3 e LCR21 seguiram o mesmo padrão, expandindo a região N-terminal de uma estrutura de leitura aberta imunomoduladora (ORF). Dado o trecho repetitivo incomumente longo do LCR3, o clade IIb MPXV pode exigir grandes quantidades de tirosina: ácido ribonucleico translacional (tRNA) para traduzir o gene OPG208. Isto pode representar outro método potencial pelo qual as sequências de repetição em tandem virais se adaptam a um novo ambiente através da modulação da expressão de ORF.

Os pesquisadores descobriram que as alterações associadas ao LCR21/OPG204 foram sutis. Eles não observaram alterações no número de repetições, mas sim nas mutações. Portanto, a maioria dos vírus do clade IIb exibiu múltiplos inícios alternativos seguidos por um aminoácido lisina que sempre foi codificado pelo códon mais raro. A área de variabilidade mais intrigante observada na ORF envolveu o gene OPG153, que é um fator essencial na transmissão e virulência do OPXV. Por exemplo, é o gene central que foi “perdido” com mais frequência durante a evolução do vírus da varíola. A região de repetição LCR7, localizada no domínio central do OPG153, codifica uma região de ácido poliaspártico não estruturado (poli-D) que é conservada entre OPXVs; no entanto, seu comprimento varia muito. Curiosamente, as cepas MPXV de classe IIa têm um poli-D estendido por 21 aminoácidos.

Conclusões

Os resultados do estudo ampliaram o conceito de acordeões do genoma na evolução do MPXV. O estudo mostrou que os LCRs do genoma, atualmente não resolvidos em estudos genómicos, podem ser cruciais para gerir alterações na gama de hospedeiros ou na virulência e conter importantes informações de transmissão. Portanto, há necessidade de estabelecer uma nova abordagem padronizada para gerar e analisar os dados de sequenciamento que priorizem essas regiões. Mais estudos funcionais são urgentemente necessários para complementar este estudo genômico comparativo.

*NOTA IMPORTANTE:O bioRxiv publica relatórios científicos preliminares que não são revisados ​​por pares e, portanto, não devem ser considerados conclusivos, destinados a orientar a prática clínica/comportamento relacionado à saúde ou tratados como informações estabelecidas.

Referência:

• 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

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