È stato scoperto che le variazioni nelle regioni di bassa complessità del genoma del vaiolo delle scimmie influenzano la trasmissibilità del virus

È stato scoperto che le variazioni nelle regioni di bassa complessità del genoma del vaiolo delle scimmie influenzano la trasmissibilità del virus

In uno studio recentemente pubblicato bioRxiv * Nei server di prestampa, i ricercatori hanno esaminato se le regioni a bassa complessità (LCR) hanno maggiori probabilità di essere responsabili dell’attuale epidemia del virus del vaiolo delle scimmie (MPX) del clade IIb 2022 (MPXV) rispetto ai polimorfismi a singolo nucleotide (SNP).

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

*NOTA importante:bioRxiv pubblica rapporti scientifici preliminari che non sono stati sottoposti a revisione paritaria e pertanto non dovrebbero essere considerati conclusivi, guidare la pratica clinica/comportamento sanitario o essere trattati come informazioni consolidate.

sfondo

L'epidemia in corso di MPXV è dovuta all'infezione con la sottoclasse IIb MPXV. A differenza dei casi di MPXV causati da MPXV di Clade I e IIa, l’attuale prognosi dell’epidemia è ampiamente favorevole nonostante la trasmissione di MPXV da uomo a uomo significativamente più efficiente. MPXV si è evoluto a causa della pressione selettiva degli ospiti e delle perdite genetiche in seguito all'interazione con l'ospite. Ad oggi, ci sono state spiegazioni genomiche insoddisfacenti per gli SNP responsabili dell'aumentata trasmissibilità di MPXV.

A proposito di studiare

Il presente studio ha indagato se le variazioni dell’LCR siano le principali responsabili delle alterazioni genomiche dell’MPXV e dell’inaspettata epidemiologia dell’epidemia di MPXV-2022.

Le sequenze del lignaggio MPXV della sottoclade II B.1 sono state assemblate de novo utilizzando un metodo di mappatura che includeva l'uso della metagenomica shotgun e il sequenziamento a letture brevi di acido ribonucleico (RNA) e acido desossiribonucleico (DNA) estratti da tamponi di lesioni vescicolari di pazienti MPX diagnosticati tra il 18 maggio e il 14 luglio 2022 in Spagna.

La risoluzione dell'LCR è stata eseguita sulla base della mappatura del genoma di riferimento e sono state eseguite analisi in silico. I risultati sono stati applicati ai set di dati SRA (Sequence Read Archive) MPXV NCBI (National Center for Biotechnology Information) disponibili al pubblico (n = 35) di letture grezze di singole molecole. Per determinare la sequenza LCR effettiva è stata utilizzata una combinazione di diverse strategie di sequenziamento.

Sono state confrontate la distribuzione dell'LCR tra diversi gruppi di geni funzionali ortologhi del poxvirus (OPG) e l'entità della diversità tra i 21 LCR identificati. Per tutti gli LCR in tutti i campioni di dati, le frequenze alleliche sono state caratterizzate e valutate comparativamente.

Risultati

Un genoma di MPXV HQS 353R, che rappresentava l’attuale epidemia di MPXV nel 2022, è stato individuato sulla base delle variazioni dell’LCR con variazioni STR significative negli LCR. Nel genoma MPXV, l'entropia LCR era significativamente più alta dell'entropia SNP. Analisi in silico hanno mostrato che l'espressione, la traduzione, la stabilità o la funzione degli OPG 153, 204 e 208 di MPXV potrebbero essere influenzati dall'accordo evolutivo genomico con le espansioni e le contrazioni ritmiche del genoma.

Sono state determinate un totale di 48 sequenze del genoma MPXV con una profondità di lettura ≥10x e 39.697.742 letture HQ per ciascun tampone. Un contig, due contig, tre contig e un contig appartenevano a MPXV con una copertura rispettivamente del 101%, 97% e 97% della sequenza MPXV M5312_HM12_Rivers. Sono stati identificati un totale di 21 LCR, con coppie LCR 10/11 e 1/4 aventi copie simili nelle formazioni complementari inverse.

LCR3 conteneva un TR con la sequenza ATAT [ACATTATAT]n e l'analisi ha mostrato che n = 52. Nessuna delle sequenze del genoma dell'ortopoxvirus MPXV pubblicamente disponibile aveva un TR lungo simile. Quattro sequenze del genoma di MPXV del lignaggio IIb clade B.1 dell'attuale epidemia di MPXV nel 2022 hanno mostrato n = da 54 a 62 ripetizioni LCR3 e il numero di STR distingueva le sequenze dalle sequenze del genoma del lignaggio IIb sottoclade A (da 12 a 42 STR nelle regioni LCR3). , indicando un'elevata variabilità genetica in LCR3.

Allo stesso modo, le differenze STR specifiche del lignaggio della sottoclasse IIb MPXV sono state rilevate nella coppia 1/4 LCR. La coppia conteneva una STR con la sequenza [AACTAACTTATGACTT]n e i risultati dell'analisi hanno mostrato che n = 16. LCR3 sembrava essere più lungo dallo spillover virale, mentre la lunghezza della coppia 1/4 LCR sembrava essere diminuita e si comportava come una fisarmonica genomica nel tempo.

Le sequenze genomiche della linea II sottoclade B.1 MPXV_USA_2022_MA001 e 353R avevano 67 SNP rispetto alle sequenze di isolamento di riferimento della linea II sottoclade A. Inoltre, il 353R HQS conteneva due coppie SNP aggiuntive su ripetizioni invertite (ITR) destra e sinistra, risultando in un codone di arresto del gene OPG015. Le sequenze MPXV_USA_2022_MA001 e 353R differivano anche per due indel (inserimenti-eliminazioni) di basi situate nelle posizioni 077.133 e 273.173, corrispondenti rispettivamente alle differenze della regione LCR2 e della regione LCR5.

Il 353R-HQS differiva rispettivamente di 1.338 paia di basi (bp) e 1.342 bp nella lunghezza genomica rispetto alle sequenze MPXV M5312_HM12_Rivers e MPXV_USA_2022_MA001. Gli LCR MPXV sono stati distribuiti in modo non casuale, con un significativo potere purificante di selezione contro l'introduzione di LCR nei siti centrali conservati. In 353R HQS, le regioni LCR 2, 5, 7, 10, 11 e 21 hanno mostrato diversità genomica intrahost con valori di entropia compresi tra 0,2 e 1,7, con una diversità significativamente maggiore negli LCR rispetto a quelli negli SNP. La distanza euclidea media tra i campioni per gli LCR era compresa tra 0,1 (LCR21) e 0,7 (LCR2) e le differenze LCR hanno mostrato significatività statistica.

La coppia LCR 10/11 e LCR7 hanno mostrato notevoli variazioni all'interno dell'ospite e differenze alleliche predominanti tra i campioni. Gli LCR 5, 6 e 7 erano situati in un sito conservato centrale definito del genoma MPXV tra le posizioni del genoma 130.000 e 138.000 e il sito includeva OPG-152, 153 e 154. LCR7 era situato in un centro ORF funzionale, mentre LCR3 e 21 erano situati nel promotore/sito iniziale, il che è probabile che il punto di partenza dell'ORF sia cambiato. La regione tra le posizioni 170.000 e 180.000 comprendeva gli LCR 2, 3, 19, 20 e 21 ed era un altro sito di impatto funzionale.

Nel complesso, i risultati dello studio hanno mostrato che la maggior parte della variabilità del genoma MPXV si verificava negli LCR. Pertanto, la ricerca incentrata sulle differenze fenotipiche dell'MPXV dovrebbe concentrarsi sulle variazioni dell'LCR piuttosto che sulle variazioni dell'SNP.

*NOTA importante:bioRxiv pubblica rapporti scientifici preliminari che non sono stati sottoposti a revisione paritaria e pertanto non dovrebbero essere considerati conclusivi, guidare la pratica clinica/comportamento sanitario o essere trattati come informazioni consolidate.

Riferimento:

• 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

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