Studiul atribuie transmisibilitatea crescută a Monkeypox Clade IIb la acordeoanele genomice

Studiul atribuie transmisibilitatea crescută a Monkeypox Clade IIb la acordeoanele genomice

Într-un studiu recent publicat în bioRxiv * Server: Cercetătorii au efectuat un studiu genomic al cazurilor confirmate de virusul Monkeypox (MPXV) diagnosticate în Spania între 18 mai și 14 iulie 2022.

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

*NOTA importanta:bioRxiv publică rapoarte științifice preliminare care nu sunt revizuite de către colegi și, prin urmare, nu trebuie considerate concludente, menite să ghideze practica clinică/comportamentul legat de sănătate sau tratate ca informații stabilite.

fundal

În focarul actual, numărul de transmisii MPXV diseminate a rămas constant scăzut, iar transmiterea de la persoană la persoană (PTP) pare să apară după ce apare o erupție cutanată primară localizată. Dacă cel din urmă mod este responsabil pentru transmiterea MPXV, ar trebui să se reflecte și la nivel genomic. Până în prezent, toate studiile genomice s-au concentrat pe descrierea istoriei evolutive a MPXV și pe urmărirea introducerii acestuia în virus în țările occidentale.

Aceste studii au arătat că clusterul MPXV din 2022 diferă de MPXV-urile corespunzătoare din 2016-2019 cu o medie de 50 de polimorfisme de nucleotidă unică (SNP), cu aproximativ 24 de mutații nesinonime, ~ 18 mutații sinonime și unele diferențe intergenice. Ei au atribuit prejudecățile de mutație în principal acțiunii enzimelor 3 catalitice asemănătoare polipeptidei catalitice care editează ARNm apolipoproteinei B (APOBEC3). În plus, au descris variații genetice ale MPXV, inclusiv ștergerea genelor imunomodulatoare. Până acum, gazda exercita o presiune selectivă, iar pierderea genelor care interacționează cu virusul a fost motorul evoluției MPXV.

Studiile evolutive retrospective au demonstrat strategiile adaptative unice ale MPXV; Cu toate acestea, aceste studii nu au reușit să rezolve regiunile genomice cu multe repetări, în special regiunile de complexitate scăzută (LCR). LCR-urile nu sunt localizate aleatoriu în genom și pot fi asociate cu modificări adaptive legate de diferențele în transmisibilitatea MPXV. Au niveluri diferite de complexitate, cum ar fi dinucleotide, trinucleotide sau repetări palindromice mai complexe. Studiile anterioare au arătat că acordeoanele genomice oferă o cale rapidă de adaptare a poxvirusurilor în timpul trecerii în serie. Există o nevoie urgentă de a examina aceste caracteristici genomice în contextul adaptării evolutive MPXV.

Despre studiu

În studiul de față, cercetătorii au examinat efectele LCR-urilor, inclusiv toate repetițiile scurte în tandem (STR) și modificările homopolimerului, în genomul MPXV. Ei au comparat distribuția LCR-urilor între diferite grupuri funcționale cheie din genomul MPXV. În plus, cercetătorii au evaluat amploarea variațiilor intra-gazdă și inter-gazdă în LCR.

Echipa a obținut mai întâi un genom de înaltă calitate dintr-un lichid vezicular netrecut dintr-un caz MPXV din Spania. Ei au folosit apoi o reacție în lanț a polimerazei imbricată MPXV (PCR) validată convențional, care vizează gena receptorului transferinei (TFN) pentru a confirma prezența MPXV în tampoanele de la leziunile pielii. Apoi, au combinat trei tehnologii de secvențiere, NovaSeq, MiSeq și secvențierea nanoporilor, pentru a citi întregul genom.

Rezultatele studiului

Doar două mostre de genom, 353R și 349R, au furnizat măsurători virale de înaltă calitate pentru compararea frecvențelor alelelor în majoritatea zonelor LCR. În timp ce LCR8 și LCR9 nu au prezentat nicio variație, LCR7 și LCR10/11 au prezentat variații semnificative în interiorul gazdei și diferențe în alela predominantă între probe. Pe baza heterozigozității întregului genom, amploarea și magnitudinea variațiilor au fost semnificativ mai mari pentru LCR decât pentru SNP și același lucru a avut loc și în interiorul gazdei.

Patru probe au aparținut lui B.1.1, definite de o mutație a aminoacizilor în OPG094 R194H. Ei au identificat o probă ca B.1.3, definită de mutația aminoacizilor R84K, corespunzătoare poziției G190.660A, iar mostrele rămase au aparținut cladei B1 IIb. Printre grupul IIb, tulpinile B1 au prezentat în mod constant 16 repetări. Tulpina A.1 a fost polimorfă, tulpinile A.2 au prezentat 23, 25 și 26 de repetări, în timp ce tulpinile mai vechi de linie A au avut 32, 43, 53 și 71 de repetări. Deși cercetătorii au descoperit grupuri suplimentare printre izolatele spaniole definite de unele modificări SNP; Cu toate acestea, au găsit o legătură epidemiologică doar într-un singur caz.

Deoarece rezultatele studiului actual au arătat o asociere limitată între modificările SNP și epidemiologia virală, probabil că a avut loc un efect de convergență potențial pentru această clasă de viruși, necesitând o schimbare a focalizării în studiile lor epidemiologice genomice. Cercetătorii au identificat 21 de LCR, 13 STR și opt homopolimeri. Comparația nivelului de diversitate dintre cele 21 de LCR identificate cu variabilitatea SNP a evidențiat opt ​​regiuni LCR (1/4, 2, 3, 5, 6, 7, 10/11, 21) cu semne evidente de variație în interiorul gazdei și între eșantioane.

Cinci LCR-uri au fost colocalizate în două regiuni ale genomului MPXV, cu LCR-urile 5, 6 și 7 situate în miezul genomului MPXV. LCR-urile 3 și 21 au fost localizate în regiunea imunomodulatoare, iar celelalte trei LCR-uri au fost localizate în regiunea putativă tradusă a genelor MPXV OPG153 (A26L), OPG204 (B16R) și OPG208 (B19R). Modificările numărului de repetare observate în LCR3 și LCR21 au urmat același model prin extinderea regiunii N-terminale a unui cadru de citire deschis imunomodulator (ORF). Având în vedere întinderea repetitivă neobișnuit de lungă a LCR3, clada IIb MPXV poate necesita cantități mari de tirozină: acid ribonucleic translațional (ARNt) pentru a traduce gena OPG208. Aceasta poate reprezenta o altă metodă potențială prin care secvențele repetate în tandem virale se adaptează la un mediu nou prin modularea expresiei ORF.

Cercetătorii au descoperit că modificările asociate cu LCR21/OPG204 au fost subtile. Ei nu au observat modificări ale numărului de repetări, ci mai degrabă ale mutațiilor. Prin urmare, majoritatea virusurilor cladei IIb au prezentat multiple starturi alternative urmate de un aminoacid de lizină care a fost întotdeauna codificat de cel mai rar codon. Cea mai interesantă zonă de variabilitate observată în ORF a implicat gena OPG153, care este un factor esențial în transmiterea și virulența OPXV. De exemplu, este gena de bază care a fost cel mai frecvent „pierdută” în timpul evoluției virusului variolei. Regiunea de repetare LCR7, situată în domeniul central al OPG153, codifică o regiune nestructurată de acid poliaspartic (poli-D) care este conservată printre OPXV; cu toate acestea, lungimea sa variază foarte mult. Interesant este că tulpinile MPXV de clasa IIa au un poli-D extins cu 21 de aminoacizi.

Concluzii

Rezultatele studiului au extins conceptul de acordeoane genomului în evoluția MPXV. Studiul a arătat că LCR-urile genomului, în prezent nerezolvate în studiile genomice, ar putea fi esențiale pentru gestionarea modificărilor în intervalul de gazdă sau virulență și să conțină informații importante de transmisie. Prin urmare, este necesar să se stabilească o nouă abordare standardizată pentru a genera și analiza datele de secvențiere care acordă prioritate acestor regiuni. Sunt necesare urgent studii funcționale suplimentare pentru a completa acest studiu genomic comparativ.

*NOTA importanta:bioRxiv publică rapoarte științifice preliminare care nu sunt revizuite de către colegi și, prin urmare, nu trebuie considerate concludente, menite să ghideze practica clinică/comportamentul legat de sănătate sau tratate ca informații stabilite.

Referinţă:

• 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

.