Stwierdzono, że różnice w regionach o niskiej złożoności w genomie ospy małpiej wpływają na przenoszenie wirusa

Stwierdzono, że różnice w regionach o niskiej złożoności w genomie ospy małpiej wpływają na przenoszenie wirusa

W niedawno opublikowanym badaniu bioRxiv * Na serwerach Preprint badacze sprawdzili, czy za obecną epidemię wirusa małpiej ospy kladowej (MPX) (MPXV) 2022 IIb z większym prawdopodobieństwem odpowiadają regiony o niskiej złożoności (LCR) niż polimorfizmy pojedynczych nukleotydów (SNP).

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

*Ważna UWAGA:bioRxiv publikuje wstępne raporty naukowe, które nie zostały poddane recenzji naukowej i dlatego nie należy ich uważać za rozstrzygające, stanowiące wytyczne dla praktyki klinicznej/zachowań zdrowotnych ani traktowane jako ustalone informacje.

tło

Trwająca epidemia MPXV jest spowodowana infekcją podklasą MPXV IIb. W przeciwieństwie do przypadków MPX kladu I i kladu IIa spowodowanych MPXV, obecne prognozy dotyczące epidemii są w dużej mierze korzystne pomimo znacznie skuteczniejszej transmisji MPXV z człowieka na człowieka. MPXV ewoluował w wyniku presji selekcyjnej ze strony gospodarzy i utraty genów podczas interakcji z gospodarzem. Do chwili obecnej istnieją niezadowalające wyjaśnienia genomiczne dla SNP odpowiedzialnych za zwiększoną zdolność przenoszenia MPXV.

O studiowaniu

W niniejszym badaniu sprawdzano, czy zmiany LCR są głównie odpowiedzialne za zmiany genomiczne MPXV i nieoczekiwaną epidemiologię wybuchu MPXV-2022.

Sekwencje linii podklady II B.1 MPXV złożono de novo przy użyciu metody mapowania, która obejmowała zastosowanie metagenomiki typu shotgun i sekwencjonowania metodą krótkiego odczytu kwasu rybonukleinowego (RNA) i kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) pobranych z wymazów ze zmian pęcherzykowych od pacjentów z MPX zdiagnozowanych między 18 maja a 14 lipca 2022 r. w Hiszpanii.

Rozdzielczość LCR przeprowadzono w oparciu o referencyjne mapowanie genomu i przeprowadzono analizy in silico. Wyniki zastosowano do publicznie dostępnych zbiorów danych MPXV NCBI (National Center for Biotechnology Information) SRA (Sequence Read Archive) (n=35) surowych odczytów pojedynczych cząsteczek. Aby określić rzeczywistą sekwencję LCR, zastosowano kombinację różnych strategii sekwencjonowania.

Porównano rozkład LCR pomiędzy różnymi grupami funkcjonalnych białek ortologicznych genów wirusa ospy (OPG) i stopień różnorodności pomiędzy 21 zidentyfikowanymi LCR. Dla wszystkich LCR we wszystkich próbkach danych scharakteryzowano i porównano częstości alleli.

Wyniki

Genom MPXV HQS 353R, który reprezentował obecną epidemię MPXV w 2022 r., został wskazany na podstawie zmian LCR ze znacznymi zmianami STR w LCR. W genomie MPXV entropia LCR była znacznie wyższa niż entropia SNP. Analizy in silico wykazały, że na ekspresję, translację, stabilność lub funkcję MPXV OPG 153, 204 i 208 może wpływać ewolucyjna zgodność genomu z rytmicznym rozszerzaniem i kurczeniem genomu.

W sumie określono 48 sekwencji genomu MPXV z głębokością odczytu ≥10x i 39 697 742 odczytami HQ dla każdego wymazu. Jeden kontig, dwa kontigi, trzy kontigi i jeden kontig należały do ​​MPXV z pokryciem odpowiednio 101%, 97% i 97% sekwencji MPXV M5312_HM12_Rivers. W sumie zidentyfikowano 21 LCR, przy czym pary LCR 10/11 i 1/4 miały podobne kopie w odwrotnych formacjach komplementarnych.

LCR3 zawierał TR z sekwencją ATAT [ACATTATAT]n, a analiza wykazała, że ​​n = 52. Żadna z publicznie dostępnych sekwencji genomu ortopokswirusa MPXV nie miała podobnie długiego TR. Cztery sekwencje genomu MPXV linii IIb kladu B.1 obecnej epidemii MPXV w 2022 r. wykazały n = 54 do 62 powtórzeń LCR3, a liczba STR odróżniała te sekwencje od sekwencji genomu linii podklady A IIb (12 do 42 STR w regionach LCR3). , wskazując na wysoką zmienność genetyczną w LCR3.

Podobnie, specyficzne dla linii różnice STR podklasy IIb MPXV wykryto w parze 1/4 LCR. Para zawierała STR z sekwencją [AACTAACTTATGACTT]n, a wyniki analizy wykazały, że n = 16. LCR3 wydawał się dłuższy od czasu rozprzestrzeniania się wirusa, podczas gdy długość pary 1/4 LCR wydawała się zmniejszać i z czasem zachowywała się jak akordeon genomowy.

Sekwencje genomowe linii II podklady B.1 MPXV_USA_2022_MA001 i 353R miały 67 SNP w porównaniu z referencyjnymi sekwencjami izolacji linii II podklady A. Dodatkowo 353R HQS zawierał dwie dodatkowe pary SNP w odwróconych powtórzeniach (ITR) po prawej i lewej stronie, co dało kodon stop genu OPG015. Sekwencje MPXV_USA_2022_MA001 i 353R różniły się także dwoma indeliami (insercjami-delecjami) zasad znajdujących się w pozycjach 077,133 i 273,173, co odpowiada różnicom odpowiednio regionu LCR2 i regionu LCR5.

353R-HQS różnił się długością genomową o 1338 par zasad (bp) i 1342 bp w porównaniu z sekwencjami MPXV M5312_HM12_Rivers i MPXV_USA_2022_MA001. LCR MPXV były dystrybuowane nielosowo, ze znaczącą mocą oczyszczającą selekcji w stosunku do wprowadzania LCR do centralnie chronionych miejsc. W 353R HQS regiony LCR 2, 5, 7, 10, 11 i 21 wykazywały różnorodność genomową wewnątrz gospodarza z wartościami entropii od 0,2 do 1,7, ze znacznie większą różnorodnością LCR w porównaniu z SNP. Średnia odległość euklidesowa między próbkami dla LCR wynosiła od 0,1 (LCR21) do 0,7 (LCR2), a różnice LCR wykazały istotność statystyczną.

Para LCR 10/11 i LCR7 wykazały znaczną zmienność wewnątrz gospodarza i dominujące różnice alleliczne pomiędzy próbkami. LCR 5, 6 i 7 zlokalizowano w określonym centralnym konserwatywnym miejscu genomu MPXV pomiędzy pozycjami genomu 130 000 a 138 000, a miejsce zawierało OPG-152, 153 i 154. LCR7 znajdowało się w funkcjonalnym centrum ORF, podczas gdy LCR3 i 21 znajdowały się w promotorze/miejscu startowym, co prawdopodobnie zmieniło punkt początkowy ORF. Region pomiędzy pozycjami 170 000 a 180 000 obejmował LCR 2, 3, 19, 20 i 21 i był kolejnym miejscem wpływu funkcjonalnego.

Ogólnie wyniki badania wykazały, że większość zmienności genomu MPXV występuje w LCR. Dlatego badania koncentrujące się na różnicach fenotypowych MPXV powinny skupiać się na zmianach LCR, a nie na zmianach SNP.

*Ważna UWAGA:bioRxiv publikuje wstępne raporty naukowe, które nie zostały poddane recenzji naukowej i dlatego nie należy ich uważać za rozstrzygające, stanowiące wytyczne dla praktyki klinicznej/zachowań zdrowotnych ani traktowane jako ustalone informacje.

Odniesienie:

• 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

.