Genomické přeuspořádání viru opičích neštovic by mohlo být známkou adaptace na lidského hostitele

Genomické přeuspořádání viru opičích neštovic by mohlo být známkou adaptace na lidského hostitele

V nedávno zveřejněné studii bioRxiv * Preprint Server, výzkumníci zkoumali genomové přeuspořádání v genomu viru opičích neštovic (MPXV) a zkoumali, zda takové přeuspořádání představují virovou adaptaci na člověka (hostitele).

Lernen: Mögliche Anpassung des Affenpockenvirus 2022 an den menschlichen Wirt durch Genduplikation und -verlust. Bildnachweis: Kateryna Kon/Shutterstock

*Důležitá POZNÁMKA:bioRxiv publikuje předběžné vědecké zprávy, které nebyly recenzovány, a proto by neměly být považovány za průkazné, řídit klinickou praxi/zdravotní chování, ani by se s nimi nemělo zacházet jako s ověřenými informacemi.

pozadí

Studie uvádějí, že poxviry se vyvíjejí pomaleji ve srovnání s viry ribonukleové kyseliny (RNA), přičemž přestavby genomu, jako je ztráta nebo zisk genu, jsou hlavními hnacími silami adaptace na hostitele. V roce 2022 zasáhlo vypuknutí MPXV většinu částí světa a zdá se, že MPX se usadil v lidských komunitách.

O studiu

V této studii vědci hodnotili genomické ztráty a zisky MPXV a zkoumali, zda jsou reprezentativní pro adaptaci MPXV na lidské hostitele.

Celogenomovou analýzou (WGS) bylo sekvenováno celkem 339 vzorků potvrzených jako MPXV pozitivní pomocí polymerázové řetězové reakce (PCR). Tým ze vzorků extrahoval deoxyribonukleovou kyselinu (DNA) a připravil knihovny brokovnic. Zkonstruovali MPXV genomy de novo sestavením a namapovali je na referenční proteinovou sekvenci. Sekvence byly porovnány a všechny genomy byly předloženy do databáze GenBank NCBI (National Center for Biotechnology Information).

Výsledky

Tým ohlásil pět genomů vypuknutí MPXV v roce 2022 s rozsáhlými genovými duplikacemi a ztrátami, včetně duplikací až 18 000 párů bází (bp) na opačný genomový konec z levé (L) do pravé (R) oblasti invertovaných repetic (ITR) a delece místa inzerce až 16 000 bp jako pravděpodobná adaptace na člověka.

Duplikace L-to-R byly také nalezeny v genomu kladu I MPXV z roku 2005 a v genomu ze současného mnohonárodního vypuknutí MPXV v roce 2022. Kromě toho byly duplikace R-to-L end detekovány s genomem MPXV/Německo/2022/RKI339. Genom MPXV/Germany/2022/RKI338 vykazoval 2309 bp deleci ve stejném místě downstream od L ITR, ale bez inzerce.

Identické duplikace byly pozorovány u 20 MPXV genomů kladu II v letech 1958 až 2018. Genom MPXV/Německo/2022/RKI335 vykazoval duplikace z oblasti downstream od L ITR, včetně MPXVgp-005 a -007 genů, do R8 ITR a lokalizované oblasti mezi MP1gp-18-8 geny, což má za následek Zkrácení MPXVgp-184 a -187 a úplná delece MPXVgp185 a MPXVgp186.

Velikost duplikace (2921 párů bází) k R-koncové oblasti a delece 8893 bp vedly k vytvoření 191176 bp dlouhého celkového genomu s prodloužením ITR oblasti mezi 6400 bp a 9398 bp. Identické delece a duplikace byly pozorovány v genomu MPXV/Německo/2022/RKI336 s duplikací genu MPXVgp-005 až -008 a inzercí mezi MPXVgp-177 a -188 na R konci, se zkrácením MPXVgp187 a úplnou delecí MPXVgp-1868 na -18678.

Duplikace 4040 bp a delece 15303 bp vedly k vytvoření 185852 bp dlouhého genomu s 10460 bp ITR. Genom MPXV/Germany/2022/RKI337 vykazoval identický deleční a duplikační vzor s největšími 5282 bp dlouhými duplikacemi [MPXVgp-005 až -010 (zkráceno)] směrem k R-terminální oblasti s největší delecí 16926 bp [MPXVgp.-18shor-1ten Délka genomu MPXV/Německo/2022/RKI337 byla 185251 bp s 11641 páry bází ITR.

Genom MPXV Sudan 2005 ukázal duplikaci 10550 párů bází ve stejné oblasti po L-to-R ITR a deleci 2108 bp. Duplikace v genomu E-ChVir28389 ukázala 858-bp duplikaci z L-to-R ITR a 2048-bp deleci. Kromě toho byly pozorovány duplikace R-to-L konce u genomu MPXV/Německo/2022/RKI339, který měl duplikaci 18214 bp [geny MPXVgp174 (zkrácené) až 187 (zkrácené)] do L-terminální oblasti, což vedlo k delecím MPXVgp17-01-01 dvojice vede.

Délka genomu se zvýšila na 208804 bp s 24695 bp rozšířenými ITR. Všechny duplikace L-to-R obsahovaly ≥1 genů MPXVgp-005 až -014 s delecí ≥1 genů MPXVgp-175 až -187 nebo naopak pro duplikace R-to-L. Vymazané geny korelovaly se ztrátou antigenní signalizace nebo pokračující evoluční perzistencí prostřednictvím oslabení onemocnění.

Naproti tomu získané geny mohou podporovat imunitní únik obranných reakcí hostitele. MPXVgp-006 je protein podobný epidermálnímu růstovému faktoru s homologií s genem C11R viru vakcínie a experimenty s buněčnými kulturami ukázaly, že C11R snižuje aktivaci jaderného faktoru kappa B (NF-KB). Dalšími duplikovanými geny byly MPXVgp-008 (protein zinkového prstu, inhibice apoptózy), MPXVgp-009 [funkční inhibitor interleukinu (IL)-18] a MPXVgp010 (zkráceně ankyrin nebo protein z hostitelského rozmezí).

Kromě toho všechny duplikace L až R způsobily delece alespoň MPXVgp-184 (zkrácený) až -187 (zkrácený) a MPXVgp-184,186 nevykazoval žádnou homologii orthopoxviru. MPXVgp-185 vykazoval homologii s genem vakcínie B22R, který je homologní s inhibitory serinových proteáz. Bylo zdokumentováno, že delece B22R snižuje virulenci a replikaci viru vakcínie.

U genů MPXV/Německo/2022/RKI337 a MPXV/Německo/2022/RKI336 byly MPXVgp180 (B19R) a MPXV182 (B21R) dále odstraněny a identifikovány jako kandidáti na potenciálně důležité geny virulence MPXV. Třetí kandidát D10L (MPXVgp013) a geny B19R a B21R byly duplikovány v genomu MPXV/Německo/2022/RKI339 a čtvrtý byl duplikován v genomu MPXV Súdánu KC257459.

Diplom

Celkově výsledky studie zdůraznily genové duplikace a ztráty jako pravděpodobné mechanismy současného vypuknutí MPXV v roce 2022 pro adaptaci hostitele a podtrhly potřebu pokračujícího úsilí o sledování konce genomu MPXV namísto nebo ve spojení s probíhajícím sledováním nesynonymních mutací MPXV.

*Důležitá POZNÁMKA:bioRxiv publikuje předběžné vědecké zprávy, které nebyly recenzovány, a proto by neměly být považovány za průkazné, řídit klinickou praxi/zdravotní chování, ani by se s nimi nemělo zacházet jako s ověřenými informacemi.

Odkaz:

• Vorläufiger wissenschaftlicher Bericht.
  Mögliche Anpassung des Affenpockenvirus 2022 an den menschlichen Wirt durch Genduplikation und -verlust. Annika Brinkmannet al. bioRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2022.10.21.512875 https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.10.21.512875v1

.