Palyginti SARS-CoV-2 genominius kraštovaizdžius, išskirtus iš gyvūnų rūšių, palyginti su žmonėmis

Study: Transmission of SARS-CoV-2 from humans to animals and potential host adaptation. Image Credit: Tom Reichner/Shutterstock

Neseniai atliktas tyrimas apie Tyrimų aikštė* Išankstinio spausdinimo serveris, kuris buvo svarstomas Nature Portfolio Journal, nustatė šešias potencialias mutacijas sunkaus ūminio kvėpavimo sindromo koronaviruso-2 (SARS-CoV-2) genome, kuris prisitaiko prie gyvūnų šeimininkų.

Tyrimas: SARS-CoV-2 perdavimas iš žmonių į gyvūnus ir galimas šeimininko prisitaikymas. Vaizdo kreditas: Tomas Reichneris / Shutterstock


2019 m. koronavirusinė liga (COVID-19), kurią sukelia SARS-CoV-2, ilgą laiką buvo manoma, kad tai yra zoonozių plitimo, ty iš gyvūnų šeimininkų į žmones, pasekmė. Sėkmingas šuolis iš gyvūno į žmogų reikalauja, kad virusas užkrėstų naujojo šeimininko (žmonių) ląsteles ir būtų perduodamas jo populiacijoje.

Aklavietės šeimininkai, tokie kaip šunys, yra jautrūs COVID-19 infekcijai, tačiau negali veiksmingai perduoti viruso patogeno kitiems šunims, todėl patogenas šiuose šeimininkuose greitai išnyksta. SARS-CoV-2 greitai plinta tarp žmonių, o pagrindinis reprodukcinis skaičius svyruoja nuo 1,5 iki 6,5. Vėlesnis SARS-CoV-2 išsiliejimas iš žmonių į gyvūnus (audines, kates, šunis ir kt.) buvo gerai dokumentuotas, ir stebėtinai buvo pastebėtas SARS-CoV-2 išsiliejimas iš audinių į žmones.

Studija

Šiame tyrime mokslininkai analizavo SARS-CoV-2 genomines sekas iš gyvūnų šeimininkų, tokių kaip audinės ir elniai, nagrinėdami šias sekas, palyginti su žmogaus SARS-CoV-2 sekomis. SARS-CoV-2 sekos buvo surinktos iš Audacity medžio pagal pasaulinę iniciatyvą, skirtą dalytis paukščių gripo duomenimis (GISAID). Buvo surinkti žmogaus ir gyvūno SARS-CoV-2 genomo deriniai ir nustatyti didžiausios tikimybės medžiai. Tada jie tikrino homoplazijas (pasikartojančias mutacijas, atsirandančias nepriklausomai nuo taksono evoliucijos istorijos). Su audinėmis ir elniais susijusios SARS-CoV-2 sekos buvo palygintos su žmogaus SARS-CoV-2 izoliatų pavyzdžiais.

Rezultatai

Palyginus audinės SARS-CoV-2 sekas su žmogaus SARS-CoV-2 sekomis, buvo nustatyta 18 kandidatų mutacijų dėl audinėms būdingos adaptacijos ir 31 elniui būdingos adaptacijos. Šios mutacijos buvo nustatytos įvykdžius vieną iš šių kriterijų: 1) du kartus didesnis alelių mutacijų dažnis gyvūnuose nei žmogaus izoliatuose, 2) gyvūnų alelių dažnis didesnis nei 0,1, 3) nepriklausomas atsiradimas gyvūno šeimininke bent tris kartus. -tik filogenai ir 4) nepaveldėti iš tėvų giminės.

Tyrėjai nustatė penkis nesinonimiškus pakaitalus (Spike_F486L, NSP9_G37E, Spike_N501T, ORF3a_L219V, ORF3a_T229I) audinės izoliatuose ir vieną (NSP3_L1035F) elniuose, kurie yra potencialūs prisitaikymo kandidatai. Šios šešios mutacijos atitiko įtraukimo kriterijus ir buvo rastos mažiausiai trijose nepriklausomose grupėse. Kita mutacija (Spike_Y453F), susijusi su patobulinta Spike ir audinės angiotenziną konvertuojančio fermento-2 (ACE2) sąveika, buvo pasiūlyta kaip audinės prisitaikantis pakaitalas. Y453F buvo dar vienas stiprus audinėms pritaikymo kandidatas, nes atitiko pirmąjį įtraukimo kriterijų.

Trys (Spike_N501T, NSP3_L1035F ir ORF3a_T229I) iš šių septynių mutacijų atsirado žmogaus izoliatuose ankstyvoje COVID-19 fazėje prieš dokumentais patvirtinant jų tapatybę. Ir atvirkščiai, kai kurios prie audinės prisitaikančios modifikacijos, pvz., NSP9_G37E, ORF3a_L219V, Spike_F486L ir Spike_Y453F, atsirado žmonių izoliatuose po pirmojo COVID-19 protrūkio tarp audinių Nyderlanduose.

Tyrėjai išanalizavo gyvūnų SARS-CoV-2 izoliatų nukleotidų (nt) -nt perėjimus ir dinukleotidų dažnius, palyginti su žmogaus izoliatais. Gausiausias pokytis buvo C → U mutacija, po kurios seka G → U, A → G ir G → A mutacijos.

Autoriai bioinformatiškai apskaičiavo nesinoniminių pakaitų įtaką baltymų funkcijai, naudodamiesi PROVEAN (baltymų variacijos efekto analizatoriaus) balais. Pastebėta, kad dauguma stiprių kandidatų pakaitalų buvo konservatyvios ir funkciškai neutralios, įskaitant audinės prisitaikančias smaigalio mutacijas. Taigi komanda pasiūlė, kad adaptyvios mutacijos smaigalio baltyme negali turėti įtakos baltymo funkcijai.

Trys čia nustatytos smaigalio mutacijos yra receptorių surišimo domene (RBD) ir yra susijusios su smaigaliu: ACE2 sąsaja; todėl šios kandidatų mutacijos buvo toliau vertinamos. Audinės arba žmogaus ACE2 buvo modeliuojami naudojant laukinio tipo SARS-CoV-2 smaigalio baltymą ir mutantinius smaigalio baltymus, turinčius po vieną mutaciją. Tikėtina, kad SARS-CoV-2 mutacijos išliks konservatyvios, o nedideli smailės struktūros pokyčiai dėl šių kandidatų mutacijų reikšmingai nesutrukdys smailiui: ACE2 komplekso stabilumui.

Išvados

Remiantis išvadomis, galima pastebėti, kad tyrime nustatytos prie gyvūnų prisitaikančios kandidatų mutacijos žmonėms suteikia nulinį arba minimalų evoliucinį pranašumą. Be to, šie rezultatai rodo, kad SARS-CoV-2 virusas turi platų šeimininko tropizmą, užkrečiantį kelių tipų šeimininkus, ir jis yra iš anksto pritaikytas plisti tarp kitų gyvūnų, tokių kaip elniai ir audinės.

Apibendrinant, dabartiniame tyrime buvo įvertintos galimos kandidatų mutacijos, pažymint, kad mutacijų apkrova, perduodama naujiems šeimininkams, yra maža ir kad virusas dažniausiai yra „bendrasis“ iš dalies dėl to, kad jis naudoja ACE2 receptorių, kuris yra santykinai konservuotas tarp skirtingų žinduolių. Be to, žmonių išsiliejimas į gyvūnus ir vėlesnis išsiliejimas į žmones daugiausia gali atsirasti dėl didelio SARS-CoV-2 perdavimo žmonėms.

* Svarbus pastebėjimas

„Research Square“ skelbia preliminarius mokslinius pranešimus, kurie nėra recenzuojami, todėl neturėtų būti laikomi įtikinamais, vadovaujasi klinikine praktika / su sveikata susijusiu elgesiu arba traktuojami kaip nustatyta informacija.

.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.