Sự sắp xếp lại bộ gen ở vi rút đậu mùa khỉ có thể là một dấu hiệu của sự thích nghi với vật chủ là người

Trong một nghiên cứu gần đây được đăng lên bioRxiv* máy chủ in trước, các nhà nghiên cứu đã khám phá sự sắp xếp lại hệ gen trong bộ gen của virus đậu mùa khỉ (MPX) (MPXV) và điều tra xem liệu sự sắp xếp lại như vậy có thể hiện sự thích nghi của virus đối với con người (vật chủ) hay không.

Nghiên cứu: Khả năng thích nghi của virus đậu mùa khỉ 2022 với vật chủ là người thông qua sự sao chép và mất gen.  Tín dụng hình ảnh: Kateryna Kon / Shutterstock
Nghiên cứu: Khả năng thích nghi của vi rút đậu mùa khỉ 2022 với vật chủ là người thông qua sự sao chép và mất đi gen. Tín dụng hình ảnh: Kateryna Kon / Shutterstock

Tiểu sử

Các nghiên cứu đã báo cáo rằng poxvirus tiến hóa với tốc độ chậm hơn so với virus ribonucleic acid (RNA), với sự sắp xếp lại bộ gen như mất hoặc tăng gen là động lực chính để thích nghi với vật chủ. Vào năm 2022, sự bùng phát MPXV đã ảnh hưởng đến hầu hết các nơi trên thế giới, và MPX dường như đã được hình thành trong các cộng đồng người.

Về nghiên cứu

Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã đánh giá những tổn thất và lợi ích trên bộ gen của MPXV và điều tra xem chúng có phải là đại diện cho sự thích nghi của MPXV với vật chủ của con người hay không.

Tổng số 339 mẫu được xác nhận là dương tính với MPXV bằng phản ứng chuỗi polymerase (PCR) được giải trình tự bằng phân tích giải trình tự toàn bộ bộ gen (WGS). Nhóm nghiên cứu đã chiết xuất axit deoxyribonucleic (DNA) từ các mẫu và chuẩn bị các thư viện súng ngắn. Họ đã xây dựng bộ gen MPXV bằng cách de novo lắp ráp và ánh xạ chúng tới một trình tự protein tham chiếu. Các trình tự được căn chỉnh và tất cả các bộ gen được chuyển đến cơ sở dữ liệu GenBank của NCBI (Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia).

Kết quả

Nhóm nghiên cứu đã báo cáo năm bộ gen MPXV bùng phát vào năm 2022 với sự sao chép và mất mát nhiều gen, bao gồm cả sự sao chép lên đến 18.000 cặp bazơ (bp) với phần cuối của bộ gen đối lập từ vùng lặp lại đảo ngược (ITR) đầu cuối bên trái (L) sang bên phải (R) và xóa trang web chèn lên đến 16.000 bp, như một khả năng thích ứng máy chủ lưu trữ của con người.

Sự sao chép L đến R cũng được tìm thấy trong bộ gen MPXV nhánh I từ năm 2005 và trong bộ gen từ đợt bùng phát MPXV đa quốc gia năm 2022. Ngoài ra, sự sao chép cuối R đến L đã được ghi nhận với bộ gen MPXV / Germany / 2022 / RKI339. Bộ gen MPXV / Đức / 2022 / RKI338 cho thấy mức độ xóa 2.309 bp ở cùng một vị trí ở hạ lưu L ITR nhưng không có phần chèn.

Các bản sao giống hệt nhau đã được quan sát thấy trong số 20 bộ gen MPXV dòng II từ năm 1958 đến năm 2018. Bộ gen MPXV / Đức / 2022 / RKI335 cho thấy các bản sao chép từ khu vực phía dưới của L ITR, bao gồm các gen MPXVgp-005 và -007, đến khu vực định vị trên R ITR giữa các gen MPXVgp-182 và -188, dẫn đến cắt bỏ MPXVgp-184 và -187 và xóa hoàn toàn MPXVgp185 và MPXVgp186.

Kích thước nhân đôi (2921 cặp bazơ) đối với vùng đầu cuối R và sự xóa bỏ 8893 bp dẫn đến sự hình thành tổng bộ gen dài 191176 bp với phần mở rộng vùng ITR giữa 6400 bp và 9398 bp. Sự xóa và sao chép giống hệt nhau đã được quan sát thấy trong bộ gen MPXV / Đức / 2022 / RKI336 với sự sao chép và chèn gen MPXVgp-005 đến -008 giữa MPXVgp-177 và -188 ở đầu R, với sự cắt bỏ MPXVgp187 và MPXVgp-178 đến -186 hoàn chỉnh xóa gen.

Sự nhân đôi 4040 bp và xóa bỏ 15303 bp dẫn đến sự hình thành bộ gen dài 185852 bp với 10460 bp ITR. Bộ gen MPXV / Đức / 2022 / RKI337 đã chứng minh một kiểu xóa và sao chép giống hệt nhau, với số lần nhân đôi dài 5282 bp lớn nhất [MPXVgp-005 to -010 (shortened)] về phía vùng đầu cuối R với mức xóa 16926 bp lớn nhất [MPXVgp-176 to -187 (shortened)]. Chiều dài của bộ gen MPXV / Đức / 2022 / RKI337 là 185251 bp với 11641 cặp cơ sở ITR.

Bộ gen của MPXV Sudan 2005 thể hiện sự nhân đôi dài 10550 cặp bazơ tại cùng một vùng đăng từ L đến R ITR và mất đoạn 2108 bp. Sự nhân đôi trong bộ gen E-ChVir28389 cho thấy sự nhân đôi 858 bp từ L sang R ITR và mất đoạn 2048 bp. Ngoài ra, các bản sao cuối R đến L đã được quan sát thấy đối với bộ gen MPXV / Đức / 2022 / RKI339 có sự nhân đôi 18214 bp [genes MPXVgp174 (shortened) to 187 (shortened)] đến vùng tận cùng L, dẫn đến gen MPXVgp-005 đến -010 xóa 6701 cặp bazơ.

Chiều dài của bộ gen tăng lên 208804 bp với 24695 bp ITR mở rộng. Tất cả các lần nhân đôi L đến R bao gồm ≥1 gen MPXVgp-005 đến -014 với sự xóa bỏ của ≥1 gen MPXVgp-175 đến -187 hoặc ngược lại đối với các lần nhân đôi R thành L. Các gen bị xóa có tương quan với sự mất tín hiệu kháng nguyên hoặc sự tồn tại của quá trình tiến hóa tiếp tục do bệnh suy giảm.

Ngược lại, các gen có được có thể giúp miễn dịch né tránh các phản ứng bảo vệ của vật chủ. MPXVgp-006 là một protein giống như yếu tố tăng trưởng biểu bì có sự tương đồng với gen C11R của vi rút vaccin và các thí nghiệm nuôi cấy tế bào đã chỉ ra rằng C11R làm giảm kích hoạt yếu tố nhân kappa B (NF-κB). Các gen khác được sao chép là MPXVgp-008 (protein ngón tay kẽm, ức chế quá trình apoptosis), MPXVgp-009 [interleukin (IL)-18 functional inhibitor]và MPXVgp010 (ankyrin rút gọn hoặc protein phạm vi vật chủ).

Hơn nữa, tất cả các bản sao từ L đến R đều gây ra sự xóa ít nhất từ ​​MPXVgp-184 (rút gọn) thành -187 (rút gọn) và MPXVgp-184,186 không cho thấy sự tương đồng của orthopoxvirus. MPXVgp-185 cho thấy sự tương đồng với gen B22R của vaccinenia, tương đồng với chất ức chế serine protease. Việc loại bỏ B22R đã được ghi nhận để giảm độc lực và sự nhân lên của vi rút vaccin.

Đối với các gen MPXV / Germany / 2022 / RKI337 và MPXV / Germany / 2022 / RKI336, MPXVgp180 (B19R) và MPXV182 (B21R) đã bị xóa thêm và được xác định là ứng viên của các gen độc lực MPXV quan trọng. Ứng cử viên thứ ba D10L (MPXVgp013) và các gen B19R và B21R được nhân đôi trong bộ gen MPXV / Germany / 2022 / RKI339 và gen thứ tư được nhân đôi trong bộ gen Sudan KC257459 MPXV.

Sự kết luận

Nhìn chung, các phát hiện nghiên cứu nhấn mạnh sự sao chép và mất mát gen là cơ chế có thể xảy ra của bệnh MPXV bùng phát năm 2022 hiện tại để thích nghi với vật chủ và nhấn mạnh sự cần thiết của các nỗ lực giám sát liên tục đối với hệ gen của MPXV thay vì hoặc kết hợp với việc giám sát đột biến MPXV không đồng nghĩa đang diễn ra.

*Thông báo quan trọng

bioRxiv xuất bản các báo cáo khoa học sơ bộ không được đánh giá ngang hàng và do đó, không được coi là kết luận, hướng dẫn thực hành lâm sàng / hành vi liên quan đến sức khỏe hoặc được coi là thông tin đã được thiết lập.

Tham khảo tạp chí:

Source link

Leave a Reply

Your email address will not be published.