Genomiske omorganiseringer i monkeypox-virus kan være et tegn på tilpasning til den menneskelige verten

Genomiske omorganiseringer i monkeypox-virus kan være et tegn på tilpasning til den menneskelige verten

I en nylig publisert studie bioRxiv * Preprint Server, forskere undersøkte genomiske omorganiseringer i monkeypox virus (MPXV) genomet og undersøkte om slike omorganiseringer representerte en viral tilpasning til mennesker (vert).

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

*Viktig MERK:bioRxiv publiserer foreløpige vitenskapelige rapporter som ikke har blitt fagfellevurdert og som derfor ikke bør betraktes som avgjørende, veilede klinisk praksis/helseatferd eller behandles som etablert informasjon.

bakgrunn

Studier har rapportert at poxvirus utvikler seg langsommere sammenlignet med ribonukleinsyre (RNA) virus, med genomiske omorganiseringer som tap av gent eller gevinst som de viktigste driverne for tilpasning til verter. I 2022 har MPXV-utbruddet påvirket de fleste deler av verden, og MPX ser ut til å ha blitt etablert i menneskelige samfunn.

Om å studere

I denne studien vurderte forskere de genomiske tapene og gevinstene ved MPXV og undersøkte om de er representative for MPXV-tilpasning til menneskelige verter.

Totalt 339 prøver bekreftet å være MPXV-positive ved polymerasekjedereaksjon (PCR) ble sekvensert ved helgenomanalyse (WGS). Teamet ekstraherte deoksyribonukleinsyre (DNA) fra prøvene og forberedte haglebiblioteker. De konstruerte MPXV-genomer ved de novo-montering og kartla dem til en referanseproteinsekvens. Sekvensene ble justert og alle genomene ble sendt til NCBI (National Center for Biotechnology Information) GenBank-databasen.

Resultater

Teamet rapporterte fem MPXV-utbruddsgenomer i 2022 med omfattende genduplikasjoner og -tap, inkludert duplikasjoner på opptil 18 000 basepar (bp) til motsatt genomisk ende fra venstre (L) til høyre (R) terminal inverterte repetisjonsregion (ITR) og slettinger av innsettingssted på opptil 16 000 bp som verten tilpasset til den menneskelige verten.

L-til-R-dupliseringene ble også funnet i et klade I MPXV-genom fra 2005 og i et genom fra det nåværende multinasjonale MPXV-utbruddet i 2022. I tillegg ble R-til-L-endedupliseringene påvist med MPXV/Tyskland/2022/RKI339-genomet. MPXV/Germany/2022/RKI338-genomet viste en 2309 bp-sletting på samme sted nedstrøms for L ITR, men uten en innsetting.

Identiske duplikasjoner ble observert i 20 MPXV-genomer av clade II mellom 1958 og 2018. MPXV/Germany/2022/RKI335-genomet viste duplikasjoner fra regionen nedstrøms for L ITR, inkludert MPXVgp-005- og -007-genene, til den lokaliserte over MPVgp-005- og -007-genene, til den lokaliserte over-8-ITRg-regionen mellom -8 og -8 gener, noe som resulterer i MPXVgp-184 og -187 trunkering og fullstendig sletting av MPXVgp185 og MPXVgp186.

Dupliseringsstørrelsen (2921 basepar) til den R-terminale regionen og 8893 bp-delesjonen resulterte i dannelsen av et 191176 bp langt totalgenom med en ITR-regionforlengelse mellom 6400 bp og 9398 bp. Identisk sletting og duplikasjoner ble observert i MPXV/Tyskland/2022/RKI336-genomet med MPXVgp-005 til -008 genduplisering og innsetting mellom MPXVgp-177 og -188 i R-enden, med MPXVgp187-trunkering og fullstendig MPXVgp188-delegering til -1-86 Gen-deleging.

En 4040 bp duplisering og 15303 bp delesjon resulterte i dannelsen av et 185852 bp langt genom med 10460 bp ITR. MPXV/Germany/2022/RKI337-genomet viste et identisk delesjons- og dupliseringsmønster med de største 5282 bp lange duplikasjonene [MPXVgp-005 til -010 (forkortet)] mot den R-terminale regionen med den største delesjonen på 16926 bp [MPXVgp-1877] (MPXVgp. Lengden på MPXV/Germany/2022/RKI337 genomet var 185251 bp med 11641 basepar ITR.

MPXV Sudan 2005-genomet viste en 10550 basepar duplisering i samme region etter L-til-R ITR og en 2108 bp sletting. Dupliseringen i E-ChVir28389-genomet viste en 858-bp-duplisering fra L-til-R ITR og en 2048-bp-sletting. I tillegg ble R-til-L-endedupliseringer observert for MPXV/Germany/2022/RKI339-genomet, som hadde en duplisering på 18214 bp [gener MPXVgp174 (forkortet) til 187 (forkortet)] til den L-terminale regionen, noe som resulterte i MPXVgp174-gener til -0 bas-005-delesjoner. parer ledninger.

Lengden på genomet økte til 208804 bp med 24695 bp utvidede ITR-er. Alle L-til-R duplikasjoner inneholdt ≥1 av MPXVgp-005 til -014 genene med delesjon av ≥1 MPXVgp-175 til -187 gener eller omvendt for R-til-L duplikasjoner. Slettede gener korrelerte med tap av antigen signalering eller fortsatt evolusjonær utholdenhet gjennom sykdomsdempning.

Derimot kan ervervede gener fremme immununndragelse av vertsforsvarsresponser. MPXVgp-006 er et epidermalt vekstfaktorlignende protein med homologi til vacciniavirus C11R-genet, og cellekultureksperimenter har vist at C11R reduserer nukleær faktor kappa B (NF-κB) aktivering. Andre dupliserte gener var MPXVgp-008 (sinkfingerprotein, apoptoseinhibering), MPXVgp-009 [interleukin (IL)-18 funksjonell hemmer] og MPXVgp010 (forkortet ankyrin eller vertsområdeprotein).

Videre forårsaket alle L til R-dupliseringer slettinger av minst MPXVgp-184 (trunkert) til -187 (trunkert), og MPXVgp-184,186 viste ingen ortopoksvirushomologi. MPXVgp-185 viste homologi med vaccinia B22R-genet, som er homologt med serinproteasehemmere. B22R-slettingen er dokumentert for å redusere virulens og replikasjon av vacciniavirus.

For generene MPXV/Germany/2022/RKI337 og MPXV/Germany/2022/RKI336 ble MPXVgp180 (B19R) og MPXV182 (B21R) videre slettet og identifisert som kandidater for potensielt viktige MPXV-virulensgener. Den tredje kandidaten D10L (MPXVgp013) og gener B19R og B21R ble duplisert i MPXV/Germany/2022/RKI339-genomet, og den fjerde ble duplisert i Sudan KC257459 MPXV-genomet.

Diplom

Samlet sett fremhevet studieresultatene genduplikasjoner og -tap som sannsynlige mekanismer for det nåværende MPXV-utbruddet i 2022 for vertstilpasning og understreket behovet for fortsatt innsats for MPXV-genomsluttovervåking i stedet for eller i forbindelse med pågående ikke-synonym MPXV-mutasjonsovervåking.

*Viktig MERK:bioRxiv publiserer foreløpige vitenskapelige rapporter som ikke har blitt fagfellevurdert og som derfor ikke bør betraktes som avgjørende, veilede klinisk praksis/helseatferd eller behandles som etablert informasjon.

Referanse:

• 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

.