Genomiske omlejringer i abekoppevirus kan være et tegn på tilpasning til den menneskelige vært

Genomiske omlejringer i abekoppevirus kan være et tegn på tilpasning til den menneskelige vært

I en nyligt offentliggjort undersøgelse bioRxiv * Preprint Server, forskere undersøgte genomiske omlejringer i monkeypox virus (MPXV) genomet og undersøgte, om sådanne omlejringer repræsenterede en viral tilpasning til mennesker (vært).

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

*Vigtig BEMÆRK:bioRxiv udgiver foreløbige videnskabelige rapporter, der ikke er blevet peer-reviewet og derfor ikke bør betragtes som afgørende, vejlede klinisk praksis/sundhedsadfærd eller behandles som etableret information.

baggrund

Undersøgelser har rapporteret, at poxvirus udvikler sig langsommere sammenlignet med ribonukleinsyre (RNA) vira, hvor genomiske omlejringer såsom gentab eller gevinst er de vigtigste drivkræfter for tilpasning til værter. I 2022 har MPXV-udbruddet påvirket de fleste dele af verden, og MPX ser ud til at være blevet etableret i menneskelige samfund.

Om at studere

I denne undersøgelse vurderede forskere de genomiske tab og gevinster ved MPXV og undersøgte, om de er repræsentative for MPXV-tilpasning til menneskelige værter.

I alt 339 prøver bekræftet som MPXV-positive ved polymerasekædereaktion (PCR) blev sekventeret ved helgenomanalyse (WGS). Holdet ekstraherede deoxyribonukleinsyre (DNA) fra prøverne og forberedte haglgeværbiblioteker. De konstruerede MPXV-genomer ved de novo-samling og kortlagde dem til en referenceproteinsekvens. Sekvenserne blev justeret, og alle genomer blev indsendt til NCBI (National Center for Biotechnology Information) GenBank-databasen.

Resultater

Holdet rapporterede fem MPXV-udbrudsgenomer i 2022 med omfattende genduplikationer og -tab, herunder duplikationer på op til 18.000 basepar (bp) til den modsatte genomiske ende fra venstre (L) til højre (R) terminal inverterede gentagelser (ITR) region og insertionssted deletioner på op til 16.000 bp som en sandsynlig tilpasning til den menneskelige vært.

L-til-R-duplikationerne blev også fundet i et clade I MPXV-genom fra 2005 og i et genom fra det nuværende multinationale MPXV-udbrud i 2022. Derudover blev R-til-L-endeduplikationerne påvist med MPXV/Germany/2022/RKI339-genomet. MPXV/Germany/2022/RKI338-genomet viste en 2.309 bp deletion på samme sted nedstrøms for L ITR, men uden en insertion.

Identiske duplikationer blev observeret i 20 MPXV-genomer af clade II mellem 1958 og 2018. MPXV/Germany/2022/RKI335-genomet viste duplikationer fra regionen nedstrøms for L ITR, inklusive MPXVgp-005 og -007 generne, til den lokaliserede MPVgp-005 og -007 gener, til den lokaliserede MPVgp-005 og -007, til den lokaliserede MPVgp-005 og -007 over-8 gener, hvilket resulterer i MPXVgp-184 og -187 trunkering og komplet MPXVgp185 og MPXVgp186 sletning.

Duplikationsstørrelsen (2921 basepar) til den R-terminale region og 8893 bp deletionen resulterede i dannelsen af ​​et 191176 bp langt totalgenom med en ITR region forlængelse mellem 6400 bp og 9398 bp. Identisk deletion og duplikationer blev observeret i MPXV/Tyskland/2022/RKI336-genomet med MPXVgp-005 til -008-genduplikation og indsættelse mellem MPXVgp-177 og -188 i R-enden, med MPXVgp187-trunkering og fuldstændig MPXVgp-178-deletion til -1-86-gen-deleption.

En 4040 bp duplikation og 15303 bp deletion resulterede i dannelsen af ​​et 185852 bp langt genom med 10460 bp ITR'er. MPXV/Germany/2022/RKI337-genomet viste et identisk deletions- og duplikationsmønster med de største 5282 bp lange duplikationer [MPXVgp-005 til -010 (forkortet)] mod den R-terminale region med den største deletion på 16926 bp [MPXVgp-1877-1877-1877bp] Længden af ​​MPXV/Germany/2022/RKI337 genomet var 185251 bp med 11641 basepar ITR'er.

MPXV Sudan 2005-genomet viste en 10550 basepar duplikation i den samme region efter L-til-R ITR og en 2108 bp deletion. Duplikationen i E-ChVir28389-genomet viste en 858-bp duplikation fra L-til-R ITR og en 2048-bp deletion. Derudover blev R-til-L-endeduplikationer observeret for MPXV/Germany/2022/RKI339-genomet, som havde en duplikation på 18214 bp [gener MPXVgp174 (forkortet) til 187 (forkortet)] til den L-terminale region, hvilket resulterede i MPXVgp174-gener til -0 Bas-005-deletioner til -0. parrer ledninger.

Længden af ​​genomet steg til 208804 bp med 24695 bp udvidede ITR'er. Alle L-til-R duplikationer indeholdt ≥1 af MPXVgp-005 til -014 generne med deletion af ≥1 MPXVgp-175 til -187 gener eller omvendt for R-til-L duplikationer. Slettede gener korrelerede med tab af antigen signalering eller fortsat evolutionær persistens gennem sygdomsdæmpning.

I modsætning hertil kan erhvervede gener fremme immununddragelse af værtsforsvarsresponser. MPXVgp-006 er et epidermalt vækstfaktor-lignende protein med homologi til vacciniavirus C11R-genet, og cellekulturforsøg har vist, at C11R nedsætter nuklear faktor kappa B (NF-KB) aktivering. Andre duplikerede gener var MPXVgp-008 (zinkfingerprotein, apoptoseinhibering), MPXVgp-009 [interleukin (IL)-18 funktionel inhibitor] og MPXVgp010 (forkortet ankyrin eller værtsområdeprotein).

Desuden forårsagede alle L til R-duplikationer deletioner af mindst MPXVgp-184 (trunkeret) til -187 (trunkeret), og MPXVgp-184.186 viste ingen orthopoxvirus-homologi. MPXVgp-185 viste homologi med vaccinia B22R-genet, som er homologt med serinproteaseinhibitorer. B22R-deletionen er blevet dokumenteret for at reducere virulens og replikation af vacciniavirus.

For generne MPXV/Germany/2022/RKI337 og MPXV/Germany/2022/RKI336 blev MPXVgp180 (B19R) og MPXV182 (B21R) yderligere slettet og identificeret som kandidater for potentielt vigtige MPXV-virulensgener. Den tredje kandidat D10L (MPXVgp013) og gener B19R og B21R blev duplikeret i MPXV/Germany/2022/RKI339 genomet, og den fjerde blev duplikeret i Sudan KC257459 MPXV genomet.

Eksamensbevis

Samlet set fremhævede undersøgelsesresultaterne genduplikationer og -tab som sandsynlige mekanismer for det nuværende MPXV-udbrud i 2022 for værtstilpasning og understregede behovet for fortsat MPXV-genom-slutovervågningsindsats i stedet for eller i forbindelse med igangværende ikke-synonym MPXV-mutationsovervågning.

*Vigtig BEMÆRK:bioRxiv udgiver foreløbige videnskabelige rapporter, der ikke er blevet peer-reviewet og derfor ikke bør betragtes som afgørende, vejlede klinisk praksis/sundhedsadfærd eller behandles som etableret information.

Reference:

• 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

.