Genomske promjene u virusu majmunskih boginja mogle bi biti znak prilagodbe ljudskom domaćinu

Genomske promjene u virusu majmunskih boginja mogle bi biti znak prilagodbe ljudskom domaćinu

U nedavno objavljenoj studiji bioRxiv * Preprint Server, istraživači su ispitali genomske preraspodjele u genomu virusa majmunskih boginja (MPXV) i ispitali predstavljaju li takve preustroje prilagodbu virusa na ljude (domaćine).

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

*Važna NAPOMENA:bioRxiv objavljuje preliminarna znanstvena izvješća koja nisu recenzirana i stoga se ne bi trebala smatrati uvjerljivima, usmjeravati kliničku praksu/zdravstveno ponašanje ili ih tretirati kao utvrđenu informaciju.

pozadina

Studije su izvijestile da se poksvirusi razvijaju sporije u usporedbi s virusima ribonukleinske kiseline (RNA), pri čemu su genomske preraspodjele kao što su gubitak ili dobitak gena glavni pokretači prilagodbe domaćinu. Godine 2022. izbijanje MPXV-a zahvatilo je većinu dijelova svijeta, a čini se da se MPX ustalio u ljudskim zajednicama.

O studiranju

U ovoj studiji istraživači su procijenili genomske gubitke i dobitke MPXV-a i ispitali jesu li oni reprezentativni za prilagodbu MPXV-a ljudskim domaćinima.

Ukupno 339 uzoraka za koje je lančanom reakcijom polimeraze (PCR) potvrđeno da su pozitivni na MPXV, sekvencirano je analizom cijelog genoma (WGS). Tim je ekstrahirao deoksiribonukleinsku kiselinu (DNK) iz uzoraka i pripremio biblioteke sačmarica. Oni su konstruirali MPXV genome de novo sklapanjem i mapirali ih na referentni proteinski niz. Sekvence su bile usklađene i svi genomi su predani u bazu podataka GenBank NCBI (Nacionalni centar za biotehnološke informacije).

Rezultati

Tim je izvijestio o pet genoma izbijanja MPXV-a u 2022. s opsežnim umnožavanjem i gubicima gena, uključujući udvostručavanje do 18 000 parova baza (bp) na suprotnom kraju genoma od lijeve (L) do desne (R) terminalne regije invertiranih ponavljanja (ITR) i brisanja mjesta umetanja do 16 000 bp kao vjerojatnu prilagodbu ljudskom domaćinu.

Duplikacije L-na-R također su pronađene u MPXV genomu klase I iz 2005. i u genomu iz trenutne multinacionalne epidemije MPXV 2022. Osim toga, krajnje duplikacije R-na-L otkrivene su s genomom MPXV/Njemačka/2022/RKI339. Genom MPXV/Germany/2022/RKI338 pokazao je deleciju od 2309 bp na istoj lokaciji nizvodno od L ITR-a, ali bez umetanja.

Identične duplikacije primijećene su u 20 MPXV genoma klade II između 1958. i 2018. Genom MPXV/Germany/2022/RKI335 pokazao je duplikacije od regije nizvodno od L ITR, uključujući gene MPXVgp-005 i -007, do lokalizirane regije iznad R ITR između MPXVgp-182 i -188 gena, što rezultira MPXVgp-184 i -187 skraćenje i potpuno brisanje MPXVgp185 i MPXVgp186.

Veličina duplikacije (2921 par baza) na R-terminalnom području i delecija od 8893 bp rezultirali su stvaranjem ukupnog genoma dugog 191176 bp s proširenjem ITR regije između 6400 bp i 9398 bp. Identične delecije i duplikacije primijećene su u genomu MPXV/Germany/2022/RKI336 s duplikacijom gena MPXVgp-005 do -008 i umetanjem između MPXVgp-177 i -188 na kraju R, s skraćivanjem MPXVgp187 i potpunim brisanjem gena MPXVgp-178 do -186.

Duplikacija od 4040 bp i delecija od 15303 bp rezultirala je stvaranjem genoma dugog 185852 bp s ITR-ovima od 10460 bp. Genom MPXV/Njemačka/2022/RKI337 pokazao je identičan uzorak brisanja i dupliciranja s najvećim duplikacijama od 5282 bp [MPXVgp-005 do -010 (skraćeno)] prema R-terminalnom području s najvećim brisanjem od 16926 bp [MPXVgp-176 do -187 (skraćeno)]. Duljina genoma MPXV/Germany/2022/RKI337 bila je 185251 bp s 11641 ITR-om parova baza.

Genom MPXV Sudan 2005 pokazao je duplikaciju od 10550 parova baza u istoj regiji nakon L-to-R ITR i deleciju od 2108 bp. Duplikacija u genomu E-ChVir28389 pokazala je duplikaciju od 858 bp od L-to-R ITR i deleciju od 2048 bp. Osim toga, primijećena su dupliciranja R-na-L kraja za genom MPXV/Germany/2022/RKI339, koji je imao duplikaciju od 18214 bp [geni MPXVgp174 (skraćeno) na 187 (skraćeno)] u L-terminalnom području, što je rezultiralo brisanjem gena MPXVgp-005 do -010 6701 Izvodi za parove baza.

Duljina genoma povećala se na 208804 bp s 24695 bp proširenim ITR-ovima. Sve duplikacije L-u-R sadržavale su ≥1 gena MPXVgp-005 do -014 s brisanjem gena ≥1 MPXVgp-175 do -187 ili obrnuto za duplikacije R-u-L. Izbrisani geni povezani su s gubitkom antigenske signalizacije ili kontinuiranom evolucijskom postojanošću kroz slabljenje bolesti.

Nasuprot tome, stečeni geni mogu potaknuti imunološku evaziju obrambenih odgovora domaćina. MPXVgp-006 je protein sličan epidermalnom faktoru rasta s homologijom genu C11R virusa vakcinije, a eksperimenti sa staničnom kulturom pokazali su da C11R smanjuje aktivaciju nuklearnog faktora kapa B (NF-κB). Drugi duplicirani geni bili su MPXVgp-008 (protein cinkovog prsta, inhibicija apoptoze), MPXVgp-009 [funkcionalni inhibitor interleukina (IL)-18] i MPXVgp010 (skraćeni ankirin ili protein raspona domaćina).

Nadalje, sve L do R duplikacije uzrokovale su delecije od najmanje MPXVgp-184 (skraćeno) do -187 (skraćeno), a MPXVgp-184,186 nije pokazao homologiju ortopoksvirusa. MPXVgp-185 pokazao je homologiju s genom B22R vakcinije, koji je homologan inhibitorima serin proteaze. Dokumentirano je da delecija B22R smanjuje virulentnost i replikaciju virusa vakcinije.

Za gene MPXV/Germany/2022/RKI337 i MPXV/Germany/2022/RKI336, MPXVgp180 (B19R) i MPXV182 (B21R) dodatno su izbrisani i identificirani kao kandidati za potencijalno važne gene virulencije MPXV. Treći kandidat D10L (MPXVgp013) i geni B19R i B21R duplicirani su u genomu MPXV/Germany/2022/RKI339, a četvrti je dupliciran u genomu Sudan KC257459 MPXV.

Diploma

Sveukupno, rezultati studije istaknuli su dupliciranje gena i gubitke kao vjerojatne mehanizme trenutne epidemije MPXV 2022. za prilagodbu domaćina i naglasili potrebu za kontinuiranim naporima nadziranja krajnjeg genoma MPXV umjesto ili u kombinaciji s tekućim nadzorom nesinonimnih MPXV mutacija.

*Važna NAPOMENA:bioRxiv objavljuje preliminarna znanstvena izvješća koja nisu recenzirana i stoga se ne bi trebala smatrati uvjerljivima, usmjeravati kliničku praksu/zdravstveno ponašanje ili ih tretirati kao utvrđenu informaciju.

Referenca:

• 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

.