В недавнем исследовании, опубликованном на сервере bioRxiv *, исследователи провели геномное исследование подтвержденных случаев вируса оспы обезьян (MPXV), диагностированных в Испании в период с 18 мая по 14 июля 2022 года.

Фон

В текущей вспышке количество случаев диссеминированной передачи MPXV остается неизменно низким, и, по-видимому, он передается от человека к человеку (PTP) после появления преимущественно локализованной сыпи. Если последний способ отвечает за передачу MPXV, он также должен отражаться на геномном уровне. До сих пор все исследования геномики были сосредоточены на описании эволюционной истории MPXV и отслеживании его внедрения в вирус в западных странах.

Эти исследования показали, что кластер MPXV 2022 года отличается от родственных MPXV 2016-2019 годов в среднем на 50 однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), с примерно 24 несинонимичными мутациями, ~ 18 синонимичными мутациями и несколькими межгенными различиями. Они объяснили мутационную предвзятость в основном действием каталитических полипептидоподобных ферментов 3 (APOBEC3), редактирующих мРНК аполипопротеина B. Более того, они описали генетические вариации MPXV, включая делецию иммуномодулирующих генов. До сих пор хозяин оказывал селективное давление, и потеря генов, взаимодействующих с вирусом-хозяином, приводила к эволюции MPXV.

Ретроспективные эволюционные исследования подтвердили уникальные адаптивные стратегии MPXV; однако в этих исследованиях не удалось разрешить области генома с большим количеством повторов, особенно области низкой сложности (LCR). LCR не расположены в геноме случайным образом и могут быть связаны с адаптивными изменениями, связанными с различиями в трансмиссивности MPXV. Они имеют различные уровни сложности, такие как динуклеотидные, тринуклеотидные или более сложные палиндромные повторы. Предыдущие исследования показали, что геномные аккордеоны представляют собой быстрый путь адаптации поксвирусов при серийном пассировании. Существует острая необходимость в изучении этих геномных особенностей в контексте эволюционной адаптации MPXV.

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи оценили эффекты LCR, включая все короткие тандемные повторы (STR) и гомополимеры, изменения в геноме MPXV. Они сравнили распределение LCR между различными основными функциональными группами в геноме MPXV. Кроме того, исследователи оценили уровни внутрихозяинных и межхозяиновых вариаций LCR.

Vital Proteins, Vital Performance Protein, с шоколадом, 782 г (1,72 фунта)

Команда впервые получила высококачественный геном из непройденной везикулярной жидкости в случае MPXV в Испании. Затем они использовали обычную проверенную гнездовую полимеразную цепную реакцию (ПЦР) MPXV, нацеленную на ген рецептора трансферрина (TFN), чтобы подтвердить присутствие MPXV в мазках с кожных поражений. Затем они объединили три технологии секвенирования, NovaSeq, MiSeq и секвенирование с нанопорами, чтобы прочитать полный геном.

Результаты исследования

Только два геномных образца, 353R и 349R, дали высококачественные вирусные считывания для сравнения частот аллелей в большинстве областей LCR. В то время как LCR8 и LCR9 не показали никаких изменений, LCR7 и LCR10/11 показали значительную вариацию внутри хозяина и различия в преобладающем аллеле между образцами. Основываясь на гетерозиготности всего генома, величина и масштаб вариаций были значительно выше в LCR, чем в SNP, и то же самое происходило внутри хозяина.

Четыре образца принадлежали к B.1.1, определяемому аминокислотной мутацией в OPG094 R194H. Они идентифицировали один образец как B.1.3, определяемый аминокислотной мутацией R84K, соответствующей положению G190,660A, а остальные образцы принадлежали к B1-Clade IIb. Среди клады IIb штаммы B1 постоянно показывали 16 повторов. Штамм A.1 был полиморфным, штаммы A.2 имели 23, 25 и 26 повторов, в то время как более старые штаммы линии A имели 32, 43, 53 и 71 повтор. Хотя исследователи обнаружили дополнительные кластеры среди испанских изолятов, определяемые несколькими изменениями SNP; однако они выявили эпидемиологическую связь только в одном случае.

Поскольку результаты текущего исследования показали ограниченную связь между изменениями SNP и эпидемиологией вируса, для этого класса вирусов, вероятно, произошел потенциальный эффект конвергенции, что требует изменения фокуса в их исследованиях геномной эпидемиологии. Исследователи идентифицировали 21 LCR, 13 STR и восемь гомополимеров. Сравнение степени разнообразия среди 21 идентифицированного LCR с изменчивостью SNP выявило восемь областей LCR (1/4, 2, 3, 5, 6, 7, 10/11, 21) с явными признаками внутрихозяинной и межвыборочной изменчивости. .

Пять LCR были совместно локализованы в двух областях генома MPXV, при этом LCR 5, 6 и 7 находились в ядре генома MPXV. LCR 3 и 21 были локализованы в иммуномодулирующей области, а остальные три LCR находились внутри предполагаемой транслируемой области генов MPXV OPG153 (A26L), OPG204 (B16R) и OPG208 (B19R). Изменения количества повторов, наблюдаемые в LCR3 и LCR21, следовали той же схеме за счет удлинения N-концевой области иммуномодулирующей открытой рамки считывания (ORF). Учитывая необычно длинный повторяющийся участок LCR3, Clade IIb MPXV может требовать больших количеств тирозина: трансляционной рибонуклеиновой кислоты (тРНК) для трансляции гена OPG208. Возможно, это еще один потенциальный метод, используемый вирусными тандемными повторяющимися последовательностями для адаптации к новой среде посредством модулирования экспрессии ORF.

Исследователи отметили, что изменения, связанные с LCR21/OPG204, были незначительными. Они наблюдали изменения не в количестве повторов, а в мутациях. Таким образом, большинство вирусов Clade IIb показали множественные альтернативные начала, за которыми следовала аминокислота лизина, всегда кодируемая самым редким кодоном. Наиболее интригующая область изменчивости, наблюдаемая в ORF, связана с геном OPG153, который является важным фактором передачи и вирулентности OPXV. Например, это основной ген, который больше всего был «утерян» в ходе эволюции поксвируса. Область повтора LCR7, расположенная в центральном домене OPG153, кодирует неструктурированную область полиаспарагиновой кислоты (поли-D), которая является консервативной среди OPXV; однако его длина сильно варьируется. Интересно, что штаммы MPXV клады IIa имеют расширенный поли-D из 21 аминокислоты.

Выводы

Результаты исследования расширили концепцию аккордеонов генома в эволюции MPXV. Исследование показало, что LCR генома, которые в настоящее время остаются неразрешенными в ходе геномных исследований, могут иметь решающее значение для учета изменений в диапазоне хозяев или вирулентности и содержат важную информацию о передаче. Таким образом, необходимо установить новый стандартизированный подход для создания и анализа данных секвенирования, которые отдают приоритет этим регионам. Для дополнения этого сравнительного геномного исследования настоятельно необходимы дополнительные функциональные исследования.

*Важное замечание

bioRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются экспертами и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, направляющие клиническую практику/поведение, связанное со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.