Variaties in regio's met een lage complexiteit in het apenpokkengenoom bleken de overdraagbaarheid van virussen te beïnvloeden

Variaties in regio's met een lage complexiteit in het apenpokkengenoom bleken de overdraagbaarheid van virussen te beïnvloeden

In een onlangs gepubliceerde studie bioRxiv * Preprint-servers onderzochten onderzoekers of regio's met een lage complexiteit (LCR's) waarschijnlijker verantwoordelijk zijn voor de huidige uitbraak van het IIb clade monkeypox (MPX)-virus (MPXV) in 2022 dan single-nucleotide polymorphisms (SNP's).

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

*Belangrijke OPMERKING:bioRxiv publiceert voorlopige wetenschappelijke rapporten die niet door vakgenoten zijn beoordeeld en daarom niet als overtuigend mogen worden beschouwd, de klinische praktijk/gezondheidsgedrag niet kunnen begeleiden, of als gevestigde informatie moeten worden behandeld.

achtergrond

De aanhoudende MPXV-uitbraak is te wijten aan infectie met de IIb-subklasse MPXV. In tegenstelling tot door Clade I en Clade IIa MPXV veroorzaakte MPX-gevallen is de huidige prognose van de uitbraak grotendeels gunstig, ondanks een aanzienlijk efficiëntere MPXV-overdracht van mens op mens. MPXV is geëvolueerd als gevolg van selectieve druk van gastheren en genverliezen bij interactie met de gastheer. Tot op heden zijn er onbevredigende genomische verklaringen geweest voor SNP's die verantwoordelijk zijn voor de verhoogde overdraagbaarheid van MPXV.

Over studeren

De huidige studie onderzocht of LCR-variaties primair verantwoordelijk zijn voor genomische veranderingen in MPXV en de onverwachte epidemiologie van de MPXV-2022-uitbraak.

De II-subclade B.1 MPXV-afstammingssequenties werden de novo samengesteld met behulp van een mappingmethode die het gebruik van shotgun-metagenomics en short-reads-sequencing van ribonucleïnezuur (RNA) en deoxyribonucleïnezuur (DNA) omvatte, verkregen uit uitstrijkjes van vesiculaire laesies van MPX-patiënten, die tussen 18 mei en 14 juli 2022 in Spanje werden gediagnosticeerd.

De LCR-resolutie werd uitgevoerd op basis van het in kaart brengen van het referentiegenoom, en er werden in silico-analyses uitgevoerd. De resultaten werden toegepast op openbaar beschikbare MPXV NCBI (National Center for Biotechnology Information) SRA (Sequence Read Archive) datasets (n = 35) van onbewerkte metingen met één molecuul. Een combinatie van verschillende sequentiestrategieën werd gebruikt om de feitelijke LCR-sequentie te bepalen.

De LCR-verdeling tussen verschillende functionele eiwit-ortholoog pokkenvirusgenen (OPG)-groepen en de mate van diversiteit tussen de 21 geïdentificeerde LCR's werden vergeleken. Voor alle LCR's in alle gegevensmonsters werden allelfrequenties gekarakteriseerd en vergelijkend beoordeeld.

Resultaten

Een MPXV-genoom HQS 353R, dat de huidige MPXV-uitbraak in 2022 vertegenwoordigde, werd gelokaliseerd op basis van LCR-variaties met significante STR-variaties in de LCR's. In het MPXV-genoom was de LCR-entropie significant hoger dan de SNP-entropie. In silico-analyses lieten zien dat de expressie, translatie, stabiliteit of functie van MPXV OPG's 153, 204 en 208 beïnvloed kon worden door de genomische evolutionaire overeenstemming met ritmische genoomuitbreidingen en -contracties.

Er werden in totaal 48 MPXV-genoomsequenties bepaald met ≥10x leesdiepte en 39.697.742 HQ-metingen voor elk uitstrijkje. Eén contig, twee contigs, drie contigs en één contig behoorden tot MPXV met respectievelijk 101%, 97% en 97% dekking van de MPXV M5312_HM12_Rivers-reeks. Er werden in totaal 21 LCR's geïdentificeerd, waarbij LCR-paren 10/11 en 1/4 vergelijkbare kopieën hadden in de omgekeerde complementaire formaties.

LCR3 bevatte een TR met de ATAT [ACATTATAT]n-sequentie, en analyse toonde aan dat n = 52. Geen van de openbaar beschikbare MPXV-orthopokkenvirusgenoomsequenties had een vergelijkbare lange TR. Vier MPXV-genoomsequenties van de IIb-clade B.1-lijn van de huidige MPXV-uitbraak in 2022 vertoonden n = 54 tot 62 LCR3-herhalingen, en het aantal STR's onderscheidde de sequenties van de IIb-subclade A-lijngenoomsequenties (12 tot 42 STR's in LCR3-regio's). , wat wijst op een hoge genetische variabiliteit in LCR3.

Op soortgelijke wijze werden lijnspecifieke STR-verschillen van de IIb-subklasse MPXV gedetecteerd in het 1/4 LCR-paar. Het paar bevatte een STR met de [AACTAACTTATGACTT]n-sequentie, en de analyseresultaten toonden aan dat n = 16. LCR3 leek langer te zijn sinds de virale overloop, terwijl de lengte van het 1/4 LCR-paar leek te zijn afgenomen en zich in de loop van de tijd als een genomische accordeon gedroeg.

De genomische sequenties van de II-subclade B.1-lijn MPXV_USA_2022_MA001 en 353R hadden 67 SNP's vergeleken met de referentie-isolatiesequenties van de II-subclade A-lijn. Bovendien bevatte de 353R HQS twee extra SNP-paren op omgekeerde herhalingen (ITR's) rechts en links, resulterend in een OPG015-genstopcodon. De MPXV_USA_2022_MA001- en 353R-sequenties verschilden ook door twee indels (inserties-deleties) van basen gelokaliseerd op posities 077.133 en 273.173, overeenkomend met de verschillen tussen respectievelijk het LCR2-gebied en het LCR5-gebied.

De 353R-HQS verschilden met 1.338 basenparen (bp) en 1.342 bp in genomische lengte vergeleken met respectievelijk de MPXV M5312_HM12_Rivers en MPXV_USA_2022_MA001 sequenties. MPXV LCR's werden niet-willekeurig verdeeld, met een aanzienlijk zuiverend selectievermogen tegen introductie van LCR in centraal geconserveerde locaties. In 353R HQS vertoonden LCR-regio's 2, 5, 7, 10, 11 en 21 genomische diversiteit binnen de gastheer met entropiewaarden tussen 0,2 en 1,7, met een aanzienlijk grotere diversiteit in LCR's vergeleken met die in SNP's. De gemiddelde Euclidische afstand tussen monsters voor LCR's lag tussen 0,1 (LCR21) en 0,7 (LCR2), en de LCR-verschillen vertoonden statistische significantie.

Het LCR 10/11-paar en LCR7 vertoonden aanzienlijke variatie binnen de gastheer en overheersende allelische verschillen tussen monsters. LCR's 5, 6 en 7 bevonden zich op een gedefinieerde centrale geconserveerde plaats van het MPXV-genoom tussen genoomposities 130.000 en 138.000, en de plaats omvatte OPG's-152, 153 en 154. LCR7 bevond zich in een functioneel ORF-centrum, terwijl LCR3 en 21 bevonden zich in de promotor/startplaats, wat waarschijnlijk het startpunt van ORF is veranderd. Het gebied tussen posities 170.000 en 180.000 omvatte LCR's 2, 3, 19, 20 en 21 en was een andere locatie met functionele impact.

Over het geheel genomen toonden de onderzoeksresultaten aan dat de meeste variabiliteit van het MPXV-genoom plaatsvond in LCR's. Daarom zou onderzoek dat zich richt op MPXV-fenotypische verschillen zich moeten concentreren op LCR-variaties in plaats van op SNP-variaties.

*Belangrijke OPMERKING:bioRxiv publiceert voorlopige wetenschappelijke rapporten die niet door vakgenoten zijn beoordeeld en daarom niet als overtuigend mogen worden beschouwd, de klinische praktijk/gezondheidsgedrag niet kunnen begeleiden, of als gevestigde informatie moeten worden behandeld.

Referentie:

• 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

.