В недавнем исследовании, опубликованном в Международном журнале молекулярных наук , исследователи изучили RRI [взаимодействия рибонуклеиновой кислоты (РНК) с РНК дальнего действия] в вызывающих озабоченность вариантах (VOC) тяжелого острого респираторного синдрома коронавируса 2 (SARS-CoV-2). для оценки эволюционных изменений SARS-CoV-2.  

Фон

RRI необходимы для жизненного цикла CoV, и их обнаружение может расширить понимание эволюционных характеристик SARS-CoV-2 и потенциально помочь в прогнозировании появления ЛОС, поскольку SARS-CoV-2 является РНК-вирусом. Недавние исследования in vivo по оценке структуры РНК SARS-CoV-2 выявили несколько долгосрочных RRI; однако требуется дальнейшее расследование. Открытая рамка считывания 1a ( Orf1a ) и Orf1b (или Orf1ab ) кодируют 16 неструктурных белков, участвующих в репликации и транскрипции SARS-CoV-2, и являются источником вариаций в геноме SARS-CoV-2.

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи оценили эволюционные изменения, специфичные для ЛОС, в геноме SARS-CoV-2 на основе долгосрочных оценок RRI.

Последовательности генома SARS-CoV-2 (n = 32 714) Alpha VOC, Beta VOC, Delta VOC и Omicron VOC, происходящие из 92 разных стран, были загружены из базы данных GISAID (глобальная инициатива по обмену всеми данными о гриппе). Для анализа были выбраны восемь дальнодействующих RRI Orf1a и/или Orf1b , четыре из которых были подтверждены экспериментально (Exp) и получены из эксперимента COMRADES (Exp), а остальные четыре были получены в результате компьютерных прогнозов (Comp) с использованием программного обеспечения IntaRNA. .

RRI Comp были проанализированы для изучения новых RRI дальнего действия и связанных с ними изменений в эволюции SARS-CoV-2. Кроме того, элемент смещения кадра (FSE) был проанализирован для оценки эволюции конкретных функций в VOC. Мутационные паттерны в последовательностях оценивали сначала в пределах всего генома, а затем с помощью ЛОС. Структурные изменения RRI оценивали путем оценки компенсаторных мутаций, консервативных и сопутствующих мутаций, специфичных для ЛОС, для каждого RRI.

Вычислительные оценки были выполнены еще раз с использованием информации SHAPE, чтобы сделать более ограниченную оценку. Были определены геномные интервалы, и были записаны пять лучших совпадений для каждого геномного интервала, после чего взаимодействия были ранжированы на основе остаточной энергии. Попарные расстояния между VOC [среднее количество различных оснований для последовательностей GISAID] были рассчитаны как мера несходства.

California Gold Nutrition, Органическая спирулина, 500 мг, 720 таблеток

В восьми длиннопролетных RRI не наблюдалось ни стеблевых петель, ни псевдоузлов. Чтобы улучшить понимание того, как сохраняются RRI SARS-CoV-2, независимо от ЛОС, сравнили среднее количество мутаций на одно основание для последовательностей для всех восьми RRI. Кроме того, мутации были классифицированы как компенсаторные или некомпенсаторные на основе аккомодации пары оснований РНК (bp).

Чтобы выяснить, испытывают ли RRI меньшую/большую изменчивость или просто подпадают под категорию сильно вариабельных областей генома SARS-CoV-2, вариации RRI на одно основание сравнивали с соседними областями [100 нуклеотидов (нт) выше и ниже по течению. вниз по течению]. Кроме того, был проведен ковариационный анализ, и последовательности были сгруппированы по их соответствующим ЛОС для оценки тенденций, характерных для ЛОС, и тенденций, характерных для групп ЛОС. Чтобы выяснить, были ли RRI специфичными для VOC, последовательности VOC были разделены и дополнительно проанализированы с помощью анализа R-scape.

Полученные результаты

В сайтах RRI наблюдались неоднородные скорости мутаций и закономерности эволюции, что указывает на разные скорости эволюции и ограничения на разные сайты РНК SARS-CoV-2. Exp1 и Exp4 продемонстрировали относительно высокую степень консервативности, тогда как Comp1 и Exp2 содержали несколько компенсаторных мутаций.

Однако статистический анализ R-scape не показал значительных ковариаций ни для одного RRI, и не было никакой значимости для первых пяти попаданий с использованием ограничения SHAPE. Не было обнаружено никаких доказательств коэволюции двух областей RRI в последовательностях. Омикрон, самый последний VOC, показал наибольшую дивергенцию последовательностей и самую высокую скорость мутаций (2,5 × 10 -6 на основание в день), а Delta показал самую низкую скорость мутаций (1,96 × 10 -6 ).

Было обнаружено, что альфа ЛОС и бета ЛОС имеют большую близость друг к другу, чем другие ЛОС. Comp4 имел наибольшее количество структурных мутаций (в два раза больше, чем соседние области, но самый низкий процент (~12%) неструктурных мутаций из-за «идентифицирующей мутации» (Q57H) в бета-VOC orf3a), тогда как Exp1 имел наименьшее количество мутаций.

Эволюционные изменения, специфичные для ЛОС, наблюдались для нескольких RRI дальнего действия, что свидетельствует о существовании Comp1 в последовательностях бета-ЛОС. Comp2 оказался лучшим хитом без ограничения SHAPE. Частота мутаций FSE была сравнима с таковой у восьми долгосрочных RRI. Неожиданно FSE показал больше вариаций на базу, чем соседние регионы, вероятно, из-за своей суперструктуры. Интервал Exp4 бета-последовательностей, т.е. Beta Exp4 и Beta Comp1, показал значительную ковариацию пар оснований, несмотря на низкую статистическую мощность.

Для некоторых RRI были различия в отношении летучих органических соединений. Например, Comp1 имел более низкую изменчивость, чем соседние регионы, для всех ЛОС, кроме Delta, а Exp1 имел более низкую консервативность в Delta и Omicron, но не в Alpha или Beta. Кроме того, Comp4 имел гораздо меньшую консервацию в Omicron, в то время как для других ЛОС она была намного выше. В Comp4 только три процента бета-мутаций соответствуют структуре, тогда как 90% альфа-мутаций соответствуют.

Вывод

В целом, результаты исследования показали, что RRI дальнего действия могут подвергаться различному эволюционному давлению в разных VOC SARS-CoV-2 и что Comp1 может быть новым RRI длительного действия SARS-CoV-2.