ویژگی های مطالعه افزایش انتقال آبله میمون Clade IIb به آکاردئون های ژنومی


در مطالعه اخیر ارسال شده به bioRxiv* سرور، محققان یک مطالعه ژنومی از موارد تایید شده ویروس آبله میمون (MPXV) تشخیص داده شده در اسپانیا بین 18 می تا 14 ژوئیه 2022 انجام دادند.

مطالعه: آکاردئون های ژنومیک ممکن است کلید Monkeypox Clade IIb را داشته باشند
مطالعه: آکاردئون های ژنومیک ممکن است کلید افزایش قابلیت انتقال Monkeypox Clade IIb را داشته باشند. اعتبار تصویر: FOTOGRIN/Shutterstock

زمینه

در شیوع کنونی، تعداد انتقال MPXV منتشر شده به طور مداوم کم مانده است، و به نظر می رسد که پس از ظاهر شدن یک راش عمدتاً موضعی، از فرد به فرد (PTP) منتقل می شود. اگر حالت دوم مسئول انتقال MPXV باشد، باید در سطح ژنومی نیز منعکس شود. تاکنون، تمام مطالعات ژنومیک بر توصیف تاریخچه تکاملی MPXV و ردیابی ورود آن به ویروس در کشورهای غربی متمرکز شده است.

این مطالعات نشان داد که خوشه MPXV 2022 با میانگین 50 پلی مورفیسم تک نوکلئوتیدی (SNP)، با حدود 24 جهش غیر مترادف، ~ 18 جهش مترادف، و چند تفاوت بین ژنی، از MPXV های مرتبط 2016-2019 فاصله گرفت. آنها سوگیری جهشی را عمدتاً به عملکرد آنزیم های پلی پپتید مانند کاتالیزوری 3 (APOBEC3) ویرایشگر mRNA ژن آپولیپوپروتئین B نسبت دادند. علاوه بر این، آنها تغییرات ژنتیکی MPXV، از جمله حذف ژن‌های تعدیل‌کننده ایمنی را توصیف کردند. تا به حال، میزبان فشار انتخابی اعمال می‌کرد و از دست دادن ژن‌های برهم‌کنش ویروس-میزبان باعث تکامل MPXV شده است.

مطالعات تکاملی گذشته نگر استراتژی های انطباقی منحصر به فرد MPXV را اثبات کرده است. با این حال، این مطالعات در حل مناطق ژنومی با تکرارهای زیاد، به ویژه مناطق کم پیچیدگی (LCRs) شکست خورده اند. LCRها به طور تصادفی در ژنوم قرار ندارند و ممکن است با تغییرات تطبیقی ​​مربوط به تفاوت‌های قابلیت انتقال MPXV مرتبط باشند. آنها سطوح پیچیدگی مختلفی دارند، مانند دی نوکلئوتید، تری نوکلئوتید، یا تکرارهای پالیندرومی پیچیده تر. مطالعات قبلی نشان داده‌اند که آکاردئون‌های ژنومیک مسیری سریع برای تطبیق ویروس‌های آبله در طول عبور سریال هستند. نیاز فوری به مطالعه این ویژگی های ژنومی در زمینه سازگاری تکاملی MPXV وجود دارد.

در مورد مطالعه

در مطالعه حاضر، محققان اثرات LCR ها، از جمله تمام تکرارهای کوتاه پشت سر هم (STRs) و هموپلیمر، تغییرات ژنوم MPXV را ارزیابی کردند. آنها توزیع LCR ها را بین گروه های عملکردی اصلی مختلف در ژنوم MPXV مقایسه کردند. علاوه بر این، محققان سطوح تغییرات درون میزبان و بین میزبان را در LCR ارزیابی کردند.

این تیم ابتدا یک ژنوم با کیفیت بالا از یک مایع تاولی عبور نیافته یک مورد MPXV در اسپانیا به دست آوردند. سپس، آنها از یک واکنش زنجیره‌ای پلیمراز تودرتو (PCR) معتبر MPXV استفاده کردند که ژن گیرنده ترانسفرین (TFN) را هدف قرار می‌دهد تا حضور MPXV را در سواب‌های ضایعات جلدی تأیید کند. سپس سه فناوری توالی‌یابی NovaSeq، MiSeq و توالی‌یابی نانوحفره را برای خواندن ژنوم کامل ترکیب کردند.

یافته های مطالعه

تنها دو نمونه ژنومی، 353R و 349R، قرائت‌های ویروسی با کیفیت بالا را برای مقایسه فرکانس آللی در اکثر مناطق LCR تولید کردند. در حالی که LCR8 و LCR9 هیچ گونه تغییری را نشان نمی‌دهند، LCR7 و LCR10/11 تنوع قابل‌توجهی درون میزبان و تفاوت‌هایی در آلل غالب بین نمونه‌ها نشان دادند. بر اساس هتروزیگوسیتی کل ژنوم، بزرگی و مقیاس تغییرات در LCR به طور قابل توجهی بالاتر از SNP ها بود، و در داخل میزبان نیز همین اتفاق افتاد.

چهار نمونه متعلق به B.1.1 بود که توسط یک جهش اسید آمینه در OPG094 R194H تعریف شد. آنها یک نمونه را به عنوان B.1.3 شناسایی کردند که با جهش اسید آمینه R84K مربوط به موقعیت G190,660A و نمونه های باقی مانده متعلق به B1-Clade IIb بود. در میان کلاد IIb، سویه های B1 به طور مداوم 16 تکرار را نشان دادند. سویه A.1 چندشکلی بود، سویه‌های A.2 23، 25 و 26 تکرار را نشان دادند، در حالی که سویه‌های نسل قدیمی‌تر A دارای 32، 43، 53 و 71 تکرار بودند. اگرچه محققان خوشه‌های اضافی را در بین جدایه‌های اسپانیایی شناسایی کردند که توسط چند تغییر SNP تعریف شده‌اند. با این حال، آنها یک پیوند اپیدمیولوژیک را تنها در یک مورد شناسایی کردند.

از آنجایی که نتایج مطالعه کنونی رابطه محدودی بین تغییرات SNP و اپیدمیولوژی ویروس را نشان می‌دهد، احتمالاً یک اثر همگرایی بالقوه برای این دسته از ویروس‌ها رخ داده است که خواستار تغییر تمرکز در مطالعات اپیدمیولوژی ژنومی آنها است. محققان 21 LCR، 13 STR و 8 هموپلیمر را شناسایی کردند. مقایسه درجه تنوع در بین 21 LCR شناسایی شده با تنوع SNP، هشت ناحیه LCR (1/4، 2، 3، 5، 6، 7، 10/11، 21) را با نشانه های مشهود تغییرات درون میزبان و بین نمونه نشان داد. .

پنج LCR در دو ناحیه از ژنوم MPXV با LCR های 5، 6 و 7 در هسته ژنوم MPXV محلی سازی شدند. LCRs 3 و 21 در ناحیه تعدیل کننده ایمنی موضعی شدند، و سه LCR دیگر در داخل منطقه ترجمه فرضی ژن های MPXV OPG153 (A26L)، OPG204 (B16R) و OPG208 (B19R) بودند. تغییرات در تعداد تکرارهای مشاهده شده در LCR3 و LCR21 با گسترش ناحیه N ترمینال یک قاب خواندن باز تنظیم کننده ایمنی (ORF) از همان الگو پیروی کردند. با توجه به کشش تکراری غیرعادی طولانی LCR3، Clade IIb MPXV ممکن است به مقادیر زیادی تیروزین نیاز داشته باشد: اسید ریبونوکلئیک ترجمه (tRNA) برای ترجمه ژن OPG208. شاید این روش بالقوه دیگری باشد که توسط توالی های تکراری پشت سر هم ویروسی برای انطباق با محیط جدید از طریق تعدیل بیان ORF استفاده می شود.

محققان خاطرنشان کردند که تغییرات مرتبط با LCR21/OPG204 ظریف بود. آنها تغییراتی را در تعداد تکرارها مشاهده نکردند بلکه در جهش ها مشاهده کردند. بنابراین، بیشتر ویروس‌های Clade IIb شروع‌های جایگزین متعددی را نشان دادند و به دنبال آن یک اسید آمینه لیزین، همیشه توسط نادرترین کدون کدگذاری می‌شد. جذاب ترین منطقه تنوع مشاهده شده در ORF مربوط به ژن OPG153 است که عامل مهمی در انتقال OPXV و بیماری زاست. به عنوان مثال، این ژن اصلی است که در طول تکامل ویروس آبله “از بین رفته” است. ناحیه تکرار LCR7، واقع در حوزه مرکزی OPG153، یک ناحیه غیر ساختاری اسید پلی اسپارتیک (poly-D) را کد می کند که در بین OPXV ها حفظ شده است. با این حال، طول آن بسیار متغیر است. جالب توجه است، سویه های کلاد IIa MPXV دارای 21 اسید آمینه پلی-D گسترده هستند.

نتیجه گیری

یافته های مطالعه مفهوم آکاردئون ژنومی را در تکامل MPXV گسترش داد. این مطالعه نشان داد که LCR های ژنوم، که در حال حاضر در طول مطالعات ژنومی حل نشده باقی مانده اند، ممکن است برای رسیدگی به تغییرات در محدوده میزبان یا حدت بسیار مهم باشند و حاوی اطلاعات مهم انتقال باشند. بنابراین، نیاز به ایجاد یک رویکرد استاندارد جدید برای تولید و تجزیه و تحلیل داده های توالی که این مناطق را اولویت بندی می کند، وجود دارد. مطالعات کاربردی بیشتری برای تکمیل این مطالعه ژنومی مقایسه ای ضروری است.

*تذکر مهم

bioRxiv گزارش‌های علمی مقدماتی را منتشر می‌کند که توسط همتایان بررسی نمی‌شوند و بنابراین، نباید به‌عنوان نتیجه‌گیری، راهنمای عمل بالینی/رفتار مرتبط با سلامتی در نظر گرفته شوند یا به عنوان اطلاعات ثابت در نظر گرفته شوند.



منبع