I riarrangiamenti genomici nel virus del vaiolo delle scimmie potrebbero essere un segno di adattamento all’ospite umano

I riarrangiamenti genomici nel virus del vaiolo delle scimmie potrebbero essere un segno di adattamento all’ospite umano

In uno studio recentemente pubblicato bioRxiv * Preprint Server, i ricercatori hanno esaminato i riarrangiamenti genomici nel genoma del virus del vaiolo delle scimmie (MPXV) e hanno esaminato se tali riarrangiamenti rappresentassero un adattamento virale agli esseri umani (ospite).

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

*NOTA importante:bioRxiv pubblica rapporti scientifici preliminari che non sono stati sottoposti a revisione paritaria e pertanto non dovrebbero essere considerati conclusivi, guidare la pratica clinica/comportamento sanitario o essere trattati come informazioni consolidate.

sfondo

Gli studi hanno riportato che i poxvirus si evolvono più lentamente rispetto ai virus dell'acido ribonucleico (RNA), con riarrangiamenti genomici come la perdita o il guadagno di geni che sono i principali fattori di adattamento agli ospiti. Nel 2022, l’epidemia di MPXV ha colpito gran parte del mondo e sembra che l’MPX si sia affermato nelle comunità umane.

A proposito di studiare

Nel presente studio, i ricercatori hanno valutato le perdite e i guadagni genomici di MPXV e hanno esaminato se fossero rappresentativi dell’adattamento di MPXV agli ospiti umani.

Un totale di 339 campioni confermati positivi per MPXV mediante reazione a catena della polimerasi (PCR) sono stati sequenziati mediante analisi del genoma intero (WGS). Il team ha estratto l’acido desossiribonucleico (DNA) dai campioni e ha preparato librerie di fucili. Hanno costruito genomi MPXV mediante assemblaggio de novo e li hanno mappati su una sequenza proteica di riferimento. Le sequenze sono state allineate e tutti i genomi sono stati inviati al database GenBank dell'NCBI (National Center for Biotechnology Information).

Risultati

Il team ha segnalato cinque genomi di focolai di MPXV nel 2022 con estese duplicazioni e perdite di geni, comprese duplicazioni fino a 18.000 paia di basi (bp) all'estremità genomica opposta dalla regione delle ripetizioni invertite terminali (ITR) da sinistra (L) a destra (R) e delezioni del sito di inserimento fino a 16.000 bp come probabile adattamento all'ospite umano.

Le duplicazioni da L a R sono state trovate anche in un genoma di MPXV del clade I del 2005 e in un genoma dell'attuale epidemia multinazionale di MPXV nel 2022. Inoltre, le duplicazioni dell'estremità da R a L sono state rilevate con il genoma di MPXV/Germania/2022/RKI339. Il genoma MPXV/Germany/2022/RKI338 ha mostrato una delezione di 2.309 bp nella stessa posizione a valle dell'ITR L ma senza inserzione.

Duplicazioni identiche sono state osservate in 20 genomi MPXV del clade II tra il 1958 e il 2018. Il genoma MPXV/Germany/2022/RKI335 ha mostrato duplicazioni dalla regione a valle di L ITR, inclusi i geni MPXVgp-005 e -007, alla regione localizzata sopra R ITR tra i geni MPXVgp-182 e -188, risultando dentro Troncamento MPXVgp-184 e -187 e cancellazione completa di MPXVgp185 e MPXVgp186.

La dimensione della duplicazione (2921 paia di basi) nella regione R-terminale e la delezione di 8893 bp hanno portato alla formazione di un genoma totale lungo 191176 bp con un'estensione della regione ITR compresa tra 6400 bp e 9398 bp. Delezioni e duplicazioni identiche sono state osservate nel genoma MPXV/Germany/2022/RKI336 con duplicazione del gene da MPXVgp-005 a -008 e inserzione tra MPXVgp-177 e -188 all'estremità R, con troncamento di MPXVgp187 e delezione completa del gene da MPXVgp-178 a -186.

Una duplicazione di 4040 bp e una delezione di 15303 bp hanno portato alla formazione di un genoma lungo di 185852 bp con ITR di 10460 bp. Il genoma MPXV/Germany/2022/RKI337 ha mostrato un modello di delezione e duplicazione identico con le duplicazioni più grandi lunghe 5282 bp [da MPXVgp-005 a -010 (accorciato)] verso la regione R-terminale con la delezione più grande di 16926 bp [da MPXVgp-176 a -187 (accorciato)]. La lunghezza del genoma MPXV/Germany/2022/RKI337 era di 185251 bp con 11641 ITR di coppie di basi.

Il genoma di MPXV Sudan 2005 ha mostrato una duplicazione di 10550 coppie di basi nella stessa regione dopo l'ITR da L a R e una delezione di 2108 bp. La duplicazione nel genoma E-ChVir28389 ha mostrato una duplicazione di 858 bp dall'ITR da L a R e una delezione di 2048 bp. Inoltre, sono state osservate duplicazioni delle estremità da R a L per il genoma MPXV/Germany/2022/RKI339, che aveva una duplicazione di 18214 bp [geni da MPXVgp174 (accorciato) a 187 (accorciato)] nella regione L-terminale, con conseguenti delezioni dei geni da MPXVgp-005 a -010 di 6701 paia di basi.

La lunghezza del genoma è aumentata a 208804 bp con ITR espansi di 24695 bp. Tutte le duplicazioni da L a R contenevano ≥ 1 dei geni da MPXVgp-005 a -014 con delezione di ≥ 1 gene da MPXVgp-175 a -187 o viceversa per le duplicazioni da R a L. I geni eliminati erano correlati alla perdita della segnalazione antigenica o alla continua persistenza evolutiva attraverso l'attenuazione della malattia.

Al contrario, i geni acquisiti possono promuovere l’evasione immunitaria delle risposte di difesa dell’ospite. MPXVgp-006 è una proteina simile al fattore di crescita epidermico con omologia con il gene C11R del virus vaccinico e esperimenti su colture cellulari hanno dimostrato che C11R diminuisce l'attivazione del fattore nucleare kappa B (NF-κB). Altri geni duplicati erano MPXVgp-008 (proteina zinco finger, inibizione dell'apoptosi), MPXVgp-009 [inibitore funzionale dell'interleuchina (IL)-18] e MPXVgp010 (anchirina abbreviata o proteina dell'intervallo ospite).

Inoltre, tutte le duplicazioni da L a R hanno causato delezioni di almeno MPXVgp-184 (troncato) a -187 (troncato) e MPXVgp-184.186 non ha mostrato omologia con orthopoxvirus. MPXVgp-185 ha mostrato omologia con il gene B22R del vaccinia, che è omologo agli inibitori della serina proteasi. È stato documentato che la delezione B22R riduce la virulenza e la replicazione del virus vaccinico.

Per i geni MPXV/Germany/2022/RKI337 e MPXV/Germany/2022/RKI336, MPXVgp180 (B19R) e MPXV182 (B21R) sono stati ulteriormente eliminati e identificati come candidati per geni di virulenza MPXV potenzialmente importanti. Il terzo candidato D10L (MPXVgp013) e i geni B19R e B21R sono stati duplicati nel genoma MPXV/Germany/2022/RKI339 e il quarto è stato duplicato nel genoma Sudan KC257459 MPXV.

Diploma

Nel complesso, i risultati dello studio hanno evidenziato duplicazioni e perdite geniche come probabili meccanismi dell’attuale epidemia di MPXV del 2022 per l’adattamento dell’ospite e hanno sottolineato la necessità di continui sforzi di sorveglianza della fine del genoma dell’MPXV invece di o in concomitanza con la sorveglianza in corso delle mutazioni MPXV non sinonime.

*NOTA importante:bioRxiv pubblica rapporti scientifici preliminari che non sono stati sottoposti a revisione paritaria e pertanto non dovrebbero essere considerati conclusivi, guidare la pratica clinica/comportamento sanitario o essere trattati come informazioni consolidate.

Riferimento:

• 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

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