Studien tillskriver ökad överföringsförmåga av Monkeypox Clade IIb till genomiska dragspel

Studien tillskriver ökad överföringsförmåga av Monkeypox Clade IIb till genomiska dragspel

I en nyligen publicerad studie publicerad i bioRxiv * Server: Forskare genomförde en genomisk studie av bekräftade fall av Monkeypox-virus (MPXV) diagnostiserade i Spanien mellan 18 maj och 14 juli 2022.

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

*Viktig OBS:bioRxiv publicerar preliminära vetenskapliga rapporter som inte är peer-reviewed och därför inte ska anses vara avgörande, avsedda att vägleda klinisk praxis/hälsorelaterat beteende eller behandlas som etablerad information.

bakgrund

Under det aktuella utbrottet har antalet spridda MPXV-överföringar förblivit konsekvent lågt, och person-till-person-överföring (PTP) verkar inträffa efter att ett primärt lokaliserat utslag uppträtt. Om det senare läget är ansvarigt för MPXV-överföring, bör det också återspeglas på genomisk nivå. Hittills har alla genomiska studier fokuserat på att beskriva MPXV:s evolutionära historia och spåra dess introduktion i viruset i västländer.

Dessa studier avslöjade att 2022 MPXV-klustret avviker från motsvarande 2016-2019 MPXVs med i genomsnitt 50 enkelnukleotidpolymorfismer (SNP), med cirka 24 icke-synonyma mutationer, ~18 synonyma mutationer och några intergena skillnader. De tillskrev mutationsbias huvudsakligen till verkan av apolipoprotein B mRNA-redigerande katalytiska polypeptidliknande 3 enzymer (APOBEC3). Dessutom beskrev de genetiska variationer av MPXV, inklusive deletion av immunmodulerande gener. Fram till nu utövade värden selektivt tryck, och förlusten av gener som interagerar med viruset var drivkraften för MPXV-evolutionen.

Retrospektiva evolutionära studier har visat MPXVs unika adaptiva strategier; Dessa studier misslyckades dock med att lösa genomiska regioner med många upprepningar, särskilt regionerna med låg komplexitet (LCR). LCR är inte slumpmässigt belägna i genomet och kan vara associerade med adaptiva förändringar relaterade till skillnader i MPXV-överföringsförmåga. De har olika nivåer av komplexitet, såsom dinukleotid, trinukleotid eller mer komplexa palindromiska upprepningar. Tidigare studier har visat att genomiska dragspel ger en snabb väg till anpassning av poxvirus under seriepassage. Det finns ett akut behov av att undersöka dessa genomiska egenskaper i samband med MPXV evolutionär anpassning.

Om studien

I den aktuella studien undersökte forskarna effekterna av LCR, inklusive alla korta tandemupprepningar (STR) och homopolymerförändringar, i MPXV-genomet. De jämförde fördelningen av LCR mellan olika nyckelfunktionella grupper i MPXV-genomet. Dessutom bedömde forskarna omfattningen av intra-värd och inter-värd variationer i LCR.

Teamet fick först ett högkvalitativt genom från en icke-passagerad vesikulär vätska från ett MPXV-fall i Spanien. De använde sedan en konventionell validerad MPXV kapslad polymeraskedjereaktion (PCR) riktad mot transferrin (TFN) receptorgenen för att bekräfta förekomsten av MPXV i svabbar från hudskador. Därefter kombinerade de tre sekvenseringsteknologier, NovaSeq, MiSeq och nanopore-sekvensering, för att läsa hela genomet.

Studieresultat

Endast två genomprover, 353R och 349R, gav virala mätningar av hög kvalitet för jämförelse av allelfrekvenser i de flesta LCR-områden. Medan LCR8 och LCR9 inte visade någon variation, visade LCR7 och LCR10/11 signifikant variation inom värd och skillnader i den dominerande allelen mellan proverna. Baserat på heterozygositet i hela genomet var variationernas storlek och storlek signifikant högre för LCR än för SNP:er, och samma sak inträffade också inom värden.

Fyra prover tillhörde B.1.1, definierade av en aminosyramutation i OPG094 R194H. De identifierade ett prov som B.1.3, definierat av aminosyramutationen R84K, motsvarande position G190.660A, och de återstående proverna tillhörde B1 clade IIb. Bland grupp IIb visade B1-stammarna konsekvent 16 upprepningar. A.1-stammen var polymorf, A.2-stammar visade 23, 25 och 26 repetitioner, medan äldre A-stammar hade 32, 43, 53 och 71 repetitioner. Även om forskarna upptäckte ytterligare kluster bland de spanska isolaten som definieras av vissa SNP-förändringar; De hittade dock bara ett epidemiologiskt samband i ett fall.

Eftersom de aktuella studieresultaten visade ett begränsat samband mellan SNP-förändringar och viral epidemiologi, har en potentiell konvergenseffekt sannolikt inträffat för denna klass av virus, vilket nödvändiggör en förändring i fokus i deras genomiska epidemiologiska studier. Forskarna identifierade 21 LCR, 13 STR och åtta homopolymerer. Jämförelse av diversitetsnivån mellan de 21 identifierade LCR med SNP-variabilitet visade åtta LCR-regioner (1/4, 2, 3, 5, 6, 7, 10/11, 21) med uppenbara tecken på variation inom värden och mellan prover.

Fem LCRs samlokaliserades i två regioner av MPXV-genomet, med LCRs 5, 6 och 7 belägna i kärnan av MPXV-genomet. LCRs 3 och 21 var lokaliserade i den immunmodulerande regionen, och de andra tre LCR:erna var lokaliserade inom den förmodade translaterade regionen av MPXV-generna OPG153 (A26L), OPG204 (B16R) och OPG208 (B19R). Förändringarna i upprepningsantal som observerades i LCR3 och LCR21 följde samma mönster genom att expandera den N-terminala regionen av en immunmodulerande öppen läsram (ORF). Med tanke på den ovanligt långa repetitiva sträckan av LCR3, kan clade IIb MPXV kräva stora mängder tyrosin: translationell ribonukleinsyra (tRNA) för att översätta OPG208-genen. Detta kan representera en annan potentiell metod genom vilken virala tandemupprepningssekvenser anpassar sig till en ny miljö genom att modulera ORF-uttryck.

Forskarna fann att förändringarna i samband med LCR21/OPG204 var subtila. De observerade inte förändringar i antalet upprepningar, utan snarare i mutationer. Därför uppvisade de flesta clade IIb-virus flera alternativa starter följt av en lysinaminosyra som alltid kodades av det mest sällsynta kodonet. Det mest spännande området av variabilitet som observerats i ORF involverade OPG153-genen, som är en viktig faktor i OPXV-överföring och virulens. Till exempel är det kärngenen som oftast "försvann" under evolutionen av smittkoppsviruset. LCR7 upprepningsregionen, belägen i den centrala domänen av OPG153, kodar för en ostrukturerad polyasparaginsyra (poly-D) region som är konserverad bland OPXVs; dess längd varierar dock mycket. Intressant nog har klass IIa MPXV-stammar ett poly-D förlängt med 21 aminosyror.

Slutsatser

Studieresultaten utökade konceptet med genomdragspel i MPXV-evolution. Studien visade att LCR i genomet, för närvarande olösta i genomiska studier, kan vara avgörande för att hantera förändringar i värdområde eller virulens och innehålla viktig överföringsinformation. Därför finns det ett behov av att etablera ett nytt standardiserat tillvägagångssätt för att generera och analysera sekvenseringsdata som prioriterar dessa regioner. Ytterligare funktionella studier behövs omgående för att komplettera denna jämförande genomiska studie.

*Viktig OBS:bioRxiv publicerar preliminära vetenskapliga rapporter som inte är peer-reviewed och därför inte ska anses vara avgörande, avsedda att vägleda klinisk praxis/hälsorelaterat beteende eller behandlas som etablerad information.

Hänvisning:

• 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

.