该研究将猴痘分支 IIb 的传染性增加归因于基因组手风琴

该研究将猴痘分支 IIb 的传染性增加归因于基因组手风琴

在最近发表的一项研究中 生物Rxiv *服务器：研究人员对2022年5月18日至7月14日期间在西班牙诊断出的猴痘病毒（MPXV）确诊病例进行了基因组研究。

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

*重要提示：bioRxiv 发布未经同行评审的初步科学报告，因此不应被视为结论性报告，旨在指导临床实践/健康相关行为，或被视为既定信息。

背景

在当前的疫情中，播散性 MPXV 传播数量一直保持在较低水平，人际传播 (PTP) 似乎发生在原发性局部皮疹出现后。 如果后一种模式负责MPXV的传播，那么它也应该在基因组水平上得到体现。 迄今为止，所有基因组研究都集中于描述 MPXV 的进化历史并追踪其在西方国家引入该病毒的情况。

这些研究表明，2022 年 MPXV 簇与相应的 2016-2019 年 MPXV 平均有 50 个单核苷酸多态性 (SNP) 不同，其中约有 24 个非同义突变、约 18 个同义突变和一些基因间差异。 他们将突变偏差主要归因于载脂蛋白 B mRNA 编辑催化多肽样 3 酶 (APOBEC3) 的作用。 此外，他们还描述了 MPXV 的遗传变异，包括免疫调节基因的缺失。 到目前为止，宿主施加选择压力，与病毒相互作用的基因的丢失是 MPXV 进化的驱动力。

回顾性进化研究证明了MPXV独特的适应策略； 然而，这些研究未能解决具有许多重复的基因组区域，特别是低复杂性区域（LCR）。 LCR 并非随机位于基因组中，可能与 MPXV 传播性差异相关的适应性变化有关。 它们具有不同程度的复杂性，例如二核苷酸、三核苷酸或更复杂的回文重复。 先前的研究表明，基因组手风琴为痘病毒在连续传代过程中的适应提供了一条快速途径。 迫切需要在 MPXV 进化适应的背景下检查这些基因组特征。

关于该研究

在本研究中，研究人员检查了 LCR 的影响，包括 MPXV 基因组中的所有短串联重复序列 (STR) 和同聚物变化。 他们比较了 MPXV 基因组中不同关键功能组之间 LCR 的分布。 此外，研究人员还评估了 LCR 的宿主内和宿主间变异的程度。

该团队首先从西班牙 MPXV 病例的未传代囊泡液中获得了高质量的基因组。 然后，他们使用针对转铁蛋白 (TFN) 受体基因的传统验证 MPXV 巢式聚合酶链反应 (PCR) 来确认皮肤病变拭子中是否存在 MPXV。 接下来，他们结合了 NovaSeq、MiSeq 和纳米孔测序三种测序技术来读取整个基因组。

研究结果

只有两个基因组样本 353R 和 349R 提供了高质量的病毒测量结果，用于比较大多数 LCR 区域的等位基因频率。 虽然 LCR8 和 LCR9 没有表现出变异，但 LCR7 和 LCR10/11 显示出显着的宿主内变异以及样本间主要等位基因的差异。 基于全基因组杂合性，LCR的变异幅度和幅度显着高于SNP，并且在宿主内也发生同样的情况。

四个样品属于 B.1.1，由 OPG094 R194H 中的氨基酸突变定义。 他们鉴定出一个样本为 B.1.3，由氨基酸突变 R84K 定义，对应位置 G190.660A，其余样本属于 B1 进化枝 IIb。 在 IIb 组中，B1 菌株一致显示 16 个重复。 A.1 菌株是多态性的，A.2 菌株显示 23、25 和 26 个重复，而较老的谱系 A 菌株有 32、43、53 和 71 个重复。 尽管研究人员在西班牙分离株中发现了由一些 SNP 变化定义的其他簇； 然而，他们只在一个病例中发现了流行病学联系。

由于目前的研究结果显示 SNP 变化与病毒流行病学之间的关联有限，因此此类病毒可能会发生潜在的趋同效应，因此需要改变其基因组流行病学研究的重点。 研究人员鉴定出 21 个 LCR、13 个 STR 和 8 个均聚物。 比较 21 个具有 SNP 变异性的已识别 LCR 之间的多样性水平，发现 8 个 LCR 区域（1/4、2、3、5、6、7、10/11、21）在宿主内和样本之间具有明显的变异迹象。

5 个 LCR 共定位于 MPXV 基因组的两个区域，其中 LCR 5、6 和 7 位于 MPXV 基因组的核心。 LCR 3 和 21 位于免疫调节区域，其他 3 个 LCR 位于 MPXV 基因 OPG153 (A26L)、OPG204 (B16R) 和 OPG208 (B19R) 的推定翻译区域内。 通过扩展免疫调节开放阅读框 (ORF) 的 N 末端区域，在 LCR3 和 LCR21 中观察到的重复次数变化遵循相同的模式。 鉴于 LCR3 的重复序列异常长，进化枝 IIb MPXV 可能需要大量酪氨酸：翻译核糖核酸 (tRNA) 来翻译 OPG208 基因。 这可能代表了病毒串联重复序列通过调节 ORF 表达来适应新环境的另一种潜在方法。

研究人员发现与 LCR21/OPG204 相关的变化是微妙的。 他们没有观察到重复次数的变化，而是观察到突变的变化。 因此，大多数 clade IIb 病毒表现出多种替代起始，随后始终由最稀有密码子编码的赖氨酸氨基酸。 在 ORF 中观察到的最有趣的变异区域涉及 OPG153 基因，该基因是 OPXV 传播和毒力的重要因素。 例如，它是天花病毒进化过程中最常“丢失”的核心基因。 LCR7 重复区域位于 OPG153 的中心结构域，编码 OPXV 中保守的非结构化聚天冬氨酸 (poly-D) 区域； 然而，其长度变化很大。 有趣的是，IIa 类 MPXV 菌株的多聚 D 延长了 21 个氨基酸。

结论

该研究结果扩展了 MPXV 进化中基因组手风琴的概念。 该研究表明，目前基因组研究中尚未解决的基因组LCR对于管理宿主范围或毒力的变化可能至关重要，并且包含重要的传播信息。 因此，需要建立一种新的标准化方法来生成和分析优先考虑这些区域的测序数据。 迫切需要进一步的功能研究来补充这项比较基因组研究。

*重要提示：bioRxiv 发布未经同行评审的初步科学报告，因此不应被视为结论性报告，旨在指导临床实践/健康相关行为，或被视为既定信息。

参考：

• 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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