Apinarokkogenomin matalan monimutkaisuuden alueiden vaihteluiden havaittiin vaikuttavan viruksen tarttumiseen

Apinarokkogenomin matalan monimutkaisuuden alueiden vaihteluiden havaittiin vaikuttavan viruksen tarttumiseen

Äskettäin julkaistussa tutkimuksessa bioRxiv * Preprint-palvelimet tutkijat tutkivat, ovatko matalan monimutkaisuuden alueet (LCR:t) todennäköisemmin vastuussa nykyisestä 2022 IIb clade monkeypox (MPX) -viruksen (MPXV) puhkeamisesta kuin yhden nukleotidin polymorfismit (SNP:t).

Lernen: Änderungen in einem neuen Typ von genomischem Akkordeon können die Paletten für eine erhöhte Übertragbarkeit von Affenpocken öffnen. Bildnachweis: MIA Studio/Shutterstock

*Tärkeä HUOMAUTUS:bioRxiv julkaisee alustavia tieteellisiä raportteja, joita ei ole vertaisarvioitu ja joita ei siksi pidä pitää vakuuttavana, ohjaavana kliinistä käytäntöä/terveyskäyttäytymistä tai käsitellä vakiintuneena tietona.

tausta

Meneillään oleva MPXV-epidemia johtuu IIb-alaluokan MPXV-infektiosta. Toisin kuin Clade I ja Clade IIa MPXV:n aiheuttamissa MPX-tapauksissa, nykyinen epidemian ennuste on suurelta osin suotuisa huolimatta huomattavasti tehokkaammasta ihmisestä ihmiseen tapahtuvasta MPXV-siirrosta. MPXV on kehittynyt isäntien selektiivisen paineen ja geenihäviöiden vuoksi vuorovaikutuksessa isännän kanssa. Tähän mennessä MPXV:n lisääntyneestä siirtyvyydestä vastaaville SNP:ille on ollut epätyydyttäviä genomisia selityksiä.

Opiskelusta

Tässä tutkimuksessa selvitettiin, ovatko LCR-variaatiot ensisijaisesti vastuussa MPXV-genomimuutoksista ja MPXV-2022-epidemian odottamattomasta epidemiologiasta.

II-alaklade B.1 MPXV -linjan sekvenssit koottiin de novo käyttämällä kartoitusmenetelmää, joka sisälsi haulikkometagenomiikan käytön ja ribonukleiinihapon (RNA) ja deoksiribonukleiinihapon (DNA) lyhytlukusekvensoinnin, jotka on eristetty MPX-potilaiden vesikulaaristen leesioiden pyyhkäisynäytteistä, jotka on diagnosoitu 18. toukokuuta, 202. heinäkuuta 14. heinäkuuta.

LCR-resoluutio suoritettiin referenssigenomikartoituksen perusteella ja suoritettiin in silico -analyysit. Tuloksia sovellettiin julkisesti saatavilla oleviin MPXV NCBI (National Center for Biotechnology Information) SRA (Sequence Read Archive) -tietosarjoihin (n=35) yksimolekyylisistä raakalukemista. Varsinaisen LCR-sekvenssin määrittämiseen käytettiin eri sekvensointistrategioiden yhdistelmää.

LCR-jakaumaa eri funktionaalisten proteiinien ortologisen poxvirusgeenin (OPG) ryhmien välillä ja monimuotoisuuden laajuutta 21 tunnistetun LCR:n välillä verrattiin. Kaikille LCR:ille kaikissa datanäytteissä alleelitaajuudet karakterisoitiin ja arvioitiin verrattain.

Tulokset

MPXV-genomi HQS 353R, joka edusti nykyistä MPXV-epidemiaa vuonna 2022, löydettiin LCR-muunnelmien perusteella, joissa LCR:issä oli merkittäviä STR-vaihteluita. MPXV-genomissa LCR-entropia oli merkittävästi korkeampi kuin SNP-entropia. In silico -analyysit osoittivat, että MPXV OPG:iden 153, 204 ja 208 ilmentymiseen, translaatioon, stabiiliuteen tai toimintaan voi vaikuttaa genominen evoluution mukainen sopusointu genomin rytmisen laajenemisen ja supistumisen kanssa.

Yhteensä 48 MPXV-genomisekvenssiä määritettiin ≥10-kertaisella lukusyvyydellä ja 39 697 742 HQ-lukemalla jokaiselle vanupuikkolle. Yksi jatkumo, kaksi jatkumoa, kolme jatkumoa ja yksi jatkumo kuuluivat MPXV:hen 101 %:n, 97 %:n ja 97 %:n peitolla MPXV M5312_HM12_Rivers -sekvenssistä. Kaikkiaan 21 LCR:ää tunnistettiin, joista LCR-pareilla 10/11 ja 1/4 oli samanlaiset kopiot käänteisissä komplementaarisissa muodostelmissa.

LCR3 sisälsi TR:n, jossa oli ATAT [ACATTATAT]n-sekvenssi, ja analyysi osoitti, että n = 52. Yhdelläkään julkisesti saatavilla olevasta MPXV-orthopoxvirusgenomisekvenssistä ei ollut samanlaista pitkää TR:ää. Neljä MPXV-genomisekvenssiä nykyisen MPXV-epidemian IIb-kladin B.1-linjasta vuonna 2022 osoitti n = 54-62 LCR3-toistoa, ja STR:ien lukumäärä erotti sekvenssit IIb-alaklade A -linjan genomisekvenssistä (12-42 STR:tä LCR3-alueilla). , mikä osoittaa suurta geneettistä vaihtelua LCR3:ssa.

Samoin IIb-alaluokan MPXV sukulinjaspesifiset STR-erot havaittiin 1/4 LCR-parissa. Pari sisälsi STR:n, jonka sekvenssi oli [AACTAACTTATGACTT]n, ja analyysitulokset osoittivat, että n = 16. LCR3 näytti olevan pidempi viruksen leviämisen jälkeen, kun taas 1/4 LCR-parin pituus näytti vähentyneen ja käyttäytyneen kuin genominen harmonikka ajan myötä.

II-alakladin B.1-linjan MPXV_USA_2022_MA001 ja 353R genomisissa sekvensseissä oli 67 SNP:tä verrattuna II-alakladi A -linjan referenssieristyssekvensseihin. Lisäksi 353R HQS sisälsi kaksi ylimääräistä SNP-paria käänteisissä toistoissa (ITR) oikealla ja vasemmalla, mikä johti OPG015-geenin lopetuskodoniin. MPXV_USA_2022_MA001- ja 353R-sekvenssit erosivat myös kahdella indelillä (insertiot-deleetiot) emäksistä, jotka sijaitsevat asemissa 077 133 ja 273 173, mikä vastasi LCR2-alueen ja LCR5-alueen eroja, vastaavasti.

353R-HQS erosi genomisen pituuden suhteen 1 338 emäsparilla (bp) ja 1 342 emäsparilla verrattuna MPXV M5312_HM12_Rivers- ja MPXV_USA_2022_MA001-sekvensseihin, vastaavasti. MPXV LCR:t jaettiin ei-satunnaisesti, ja niillä oli merkittävä puhdistusvoima selektiossa LCR:n viemistä keskeisiin säilyneisiin paikkoihin vastaan. 353R HQS:ssä LCR-alueet 2, 5, 7, 10, 11 ja 21 osoittivat isännän sisäistä genomista monimuotoisuutta entropiaarvojen välillä 0,2 ja 1,7, ja LCR:iden monimuotoisuus oli huomattavasti suurempi kuin SNP:issä. Keskimääräinen euklidinen etäisyys näytteiden välillä LCR:ille oli välillä 0,1 (LCR21) - 0,7 (LCR2), ja LCR-erot osoittivat tilastollista merkitsevyyttä.

LCR 10/11 -pari ja LCR7 osoittivat huomattavaa isännän sisäistä vaihtelua ja vallitsevia alleelisia eroja näytteiden välillä. LCR:t 5, 6 ja 7 sijaitsivat MPXV-genomin määritellyssä keskeisessä konservoituneessa kohdassa genomin asemien 130 000 ja 138 000 välillä, ja paikka sisälsi OPG:t-152, 153 ja 154. LCR7 sijaitsi toiminnallisessa ORF-keskuksessa, kun taas LCR3 ja promoottori 21 ovat todennäköisesti muuttuneet ORF-alkupisteessä. Alue paikkojen 170 000 ja 180 000 välillä sisälsi LCR:t 2, 3, 19, 20 ja 21, ja se oli toinen toiminnallinen vaikutuspaikka.

Kaiken kaikkiaan tutkimustulokset osoittivat, että suurin osa MPXV-genomin vaihtelusta esiintyi LCR:issä. Siksi MPXV:n fenotyyppisiin eroihin keskittyvän tutkimuksen tulisi keskittyä LCR-muunnelmiin SNP-muunnelmien sijaan.

*Tärkeä HUOMAUTUS:bioRxiv julkaisee alustavia tieteellisiä raportteja, joita ei ole vertaisarvioitu ja joita ei siksi pidä pitää vakuuttavana, ohjaavana kliinistä käytäntöä/terveyskäyttäytymistä tai käsitellä vakiintuneena tietona.

Viite:

• Vorläufiger wissenschaftlicher Bericht.
  Sara Monzonet al. (2022). Änderungen in einem neuen Typ von genomischem Akkordeon können die Paletten für eine erhöhte Übertragbarkeit von Affenpocken öffnen. bioRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2022.09.30.510261 https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.09.30.510261v3

.