Genomické preskupenia vo víruse opičích kiahní by mohli byť znakom adaptácie na ľudského hostiteľa

Genomické preskupenia vo víruse opičích kiahní by mohli byť znakom adaptácie na ľudského hostiteľa

V nedávno zverejnenej štúdii bioRxiv * Preprint Server výskumníci skúmali genómové preskupenia v genóme vírusu opičích kiahní (MPXV) a skúmali, či takéto preskupenia predstavujú vírusovú adaptáciu na človeka (hostiteľa).

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

*Dôležitá POZNÁMKA:bioRxiv publikuje predbežné vedecké správy, ktoré neboli recenzované, a preto by sa nemali považovať za presvedčivé, usmerňujú klinickú prax/zdravotné správanie, ani by sa s nimi nemalo zaobchádzať ako s overenými informáciami.

pozadia

Štúdie uvádzajú, že poxvírusy sa v porovnaní s vírusmi ribonukleovej kyseliny (RNA) vyvíjajú pomalšie, pričom hlavnými hnacími silami adaptácie na hostiteľov sú genómové preskupenia, ako je strata alebo zisk génu. V roku 2022 epidémia MPXV zasiahla väčšinu častí sveta a zdá sa, že MPX sa udomácnila v ľudských komunitách.

O štúdiu

V tejto štúdii výskumníci hodnotili genómové straty a zisky MPXV a skúmali, či sú reprezentatívne pre adaptáciu MPXV na ľudských hostiteľov.

Celkovo 339 vzoriek potvrdených ako MPXV pozitívnych pomocou polymerázovej reťazovej reakcie (PCR) bolo sekvenovaných analýzou celého genómu (WGS). Tím zo vzoriek extrahoval deoxyribonukleovú kyselinu (DNA) a pripravil knižnice brokovníc. Skonštruovali MPXV genómy de novo zostavením a mapovali ich na referenčnú proteínovú sekvenciu. Sekvencie boli zarovnané a všetky genómy boli predložené do databázy GenBank NCBI (Národné centrum pre biotechnologické informácie).

Výsledky

Tím ohlásil päť genómov prepuknutia MPXV v roku 2022 s rozsiahlymi duplikáciami a stratami génov, vrátane duplikácií až 18 000 párov báz (bp) na opačný genómový koniec z ľavého (L) do pravého (R) terminálu invertovaných opakovaní (ITR) a delécií miesta inzercie až do 16 000 bp ako pravdepodobná adaptácia ľudského hostiteľa.

Duplikácie L-to-R sa našli aj v genóme kladu I MPXV z roku 2005 a v genóme zo súčasného mnohonárodného vypuknutia MPXV v roku 2022. Okrem toho boli duplikácie na konci R na L detegované s genómom MPXV/Nemecko/2022/RKI339. Genóm MPXV/Germany/2022/RKI338 vykazoval deléciu 2 309 bp na rovnakom mieste po smere od L ITR, ale bez inzercie.

Identické duplikácie boli pozorované v 20 MPXV genómoch kladu II medzi 1958 a 2018. MPXV/Nemecko/2022/RKI335 genóm vykazoval duplikácie z oblasti po smere od L ITR, vrátane MPXVgp-005 a -007 génov, do R2 a lokalizovanej oblasti medzi MP1gp-188. génov, čo má za následok skrátenie MPXVgp-184 a -187 a úplná delécia MPXVgp185 a MPXVgp186.

Veľkosť duplikácie (2921 párov báz) do R-terminálnej oblasti a delécia 8893 bp viedli k vytvoreniu 191176 bp dlhého celkového genómu s predĺžením ITR oblasti medzi 6400 bp a 9398 bp. Identické delécie a duplikácie boli pozorované v genóme MPXV/Nemecko/2022/RKI336 s duplikáciou a inzerciou génu MPXVgp-005 až -008 a vložením medzi MPXVgp-177 a -188 na R konci, so skrátením MPXVgp187 a úplnou deléciou MPXVgp-18678 na -18678.

Duplikácia 4040 bp a delécia 15303 bp viedli k vytvoreniu 185852 bp dlhého genómu s 10460 bp ITR. Genóm MPXV/Germany/2022/RKI337 vykazoval identický vzor delécie a duplikácie s najväčšími 5282 bp dlhými duplikáciami [MPXVgp-005 až -010 (skrátené)] smerom k R-terminálnej oblasti s najväčšou deléciou 16926 bp [76926 bp]67 až 188 bp. Dĺžka genómu MPXV/Nemecko/2022/RKI337 bola 185251 bp s 11641 pármi báz ITR.

Genóm MPXV Sudan 2005 ukázal duplikáciu 10550 párov báz v rovnakej oblasti po L-to-R ITR a delécii 2108 bp. Duplikácia v genóme E-ChVir28389 ukázala 858-bp duplikáciu z L-to-R ITR a 2048-bp deléciu. Okrem toho boli pozorované duplikácie R-to-L konca pre genóm MPXV/Nemecko/2022/RKI339, ktorý mal duplikáciu 18214 bp [gény MPXVgp174 (skrátené) až 187 (skrátené)] na L-koncovú oblasť, čo viedlo k deléciám génu MPXVgp174-01- dvojice vedie.

Dĺžka genómu sa zvýšila na 208 804 bp s 24 695 bp rozšírenými ITR. Všetky duplikácie L-na-R obsahovali ≥1 génov MPXVgp-005 až -014 s deléciou ≥1 génov MPXVgp-175 až -187 alebo naopak pre duplikácie R-to-L. Vymazané gény korelovali so stratou antigénnej signalizácie alebo pokračujúcou evolučnou perzistenciou prostredníctvom oslabenia ochorenia.

Naproti tomu získané gény môžu podporovať imunitné vyhýbanie sa obranným reakciám hostiteľa. MPXVgp-006 je proteín podobný epidermálnemu rastovému faktoru s homológiou s génom C11R vírusu vakcínie a experimenty s bunkovou kultúrou ukázali, že C11R znižuje aktiváciu jadrového faktora kappa B (NF-KB). Ďalšie duplikované gény boli MPXVgp-008 (proteín zinkového prsta, inhibícia apoptózy), MPXVgp-009 [funkčný inhibítor interleukínu (IL)-18] a MPXVgp010 (skrátený ankyrín alebo proteín hostiteľského rozsahu).

Okrem toho všetky duplikácie L až R spôsobili delécie aspoň MPXVgp-184 (skrátený) až -187 (skrátený) a MPXVgp-184,186 nevykazoval žiadnu homológiu ortopoxvírusu. MPXVgp-185 vykazoval homológiu s génom vakcínie B22R, ktorý je homológny s inhibítormi serínových proteáz. Bolo zdokumentované, že delécia B22R znižuje virulenciu a replikáciu vírusu vakcínie.

Pre gény MPXV/Nemecko/2022/RKI337 a MPXV/Nemecko/2022/RKI336 boli MPXVgp180 (B19R) a MPXV182 (B21R) ďalej odstránené a identifikované ako kandidáti na potenciálne dôležité gény virulencie MPXV. Tretí kandidát D10L (MPXVgp013) a gény B19R a B21R sa duplikovali v genóme MPXV/Nemecko/2022/RKI339 a štvrtý sa duplikoval v genóme MPXV Sudánu KC257459.

Diplom

Celkovo výsledky štúdie zdôraznili duplikácie a straty génov ako pravdepodobné mechanizmy súčasného vypuknutia MPXV v roku 2022 na adaptáciu hostiteľa a zdôraznili potrebu pokračujúceho úsilia o sledovanie konca genómu MPXV namiesto alebo v spojení s prebiehajúcim dohľadom nad nesynonymnými mutáciami MPXV.

*Dôležitá POZNÁMKA:bioRxiv publikuje predbežné vedecké správy, ktoré neboli recenzované, a preto by sa nemali považovať za presvedčivé, usmerňujú klinickú prax/zdravotné správanie, ani by sa s nimi nemalo zaobchádzať ako s overenými informáciami.

Referencia:

• 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

.