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Gli adattamenti hanno trovato in struttura secondaria del RNA nei geni di due proteine di SARS-CoV-2

La modellistica indica che le strutture secondarie di RNA nei geni che codificano le proteine Nsp4 e Nsp16 del coronavirus 2 (SARS-CoV-2) di sindrome respiratorio acuto severo sono differenti da altre specie relative di coronavirus e questa può pregiudicare alcuni trattamenti molecolari virali.

Con la diffusione drammatica di COVID-19 causato dal coronavirus SARS-CoV-2, c'è stato una spinta per capire come un virus può infettare i nuovi host e che cosa lo rende differente da altri coronaviruses.

Un modo di fare questo è di capire quale parti del genoma virale sono state selezionate naturalmente evolversi ed è differente dalle specie dell'antenato e quale parti sono state eliminate selettivamente dal genoma.

Gli studi precedenti hanno trovato una miscela di evoluzione e di rimozione selettive nei geni che codificano la proteina della punta del coronavirus SARS-CoV-2. La proteina della punta aiuta il virus ad invadere ed infettare la cellula ospite fissando all'enzima di conversione dell'angiotensina 2 (ACE2).

Tuttavia, ci sono altri trattamenti critici in virus a RNA, come il coronavirus, che non sono gestiti dalle sequenze della proteina. Le prove standard per determinare le mutazioni possono individuare i cambiamenti nelle proteine virali, ma non includono le molecole del RNA che le proteine interagiscono con per i trattamenti differenti.

Mutazioni trovate in proteina della punta

Per studiare le mutazioni nei coronaviruses, un nuovo studio dagli scienziati alla Duke University e pubblicati sul bioRxiv* del " server " della pubblicazione preliminare, ha usato una metodologia di calcolo, adaptiPhy, che identifica le sostituzioni extra del nucleotide in determinate parti del genoma virale confrontato alle mutazioni che non hanno effetto sul genoma. Facendo uso di adaptiPhy, il gruppo ha identificato le regioni di genoma delle specie differenti di Sarbecovirus dal pipistrello, pangolino e host umani, che potrebbero essere selezionati positivamente, o mutazioni vantaggiose. Per il coronavirus del romanzo SARS-CoV-2, hanno usato circa 5000 sequenze del genoma dal database del virus di NCBI.

Il gruppo egualmente ha studiato i cambiamenti in strutture della proteina Nsp4 e Nsp16 al livello della proteina e del RNA facendo uso della modellistica.

Facendo uso dei metodi di calcolo differenti, i ricercatori hanno trovato che il segnale più prominente era per il gene che codifica la proteina della punta, mostrando la selezione positiva in tutte le specie provate. Ciò è simile a cui altri studi hanno riferito.  

Nel virus SARS-CoV-2, hanno trovato la selezione positiva in quattro regioni del gene della proteina della punta. Uno era un cambiamento nell'intera struttura di dominio (RBD) dell'ricevitore-associazione, che lega alle cellule ospiti. Un altro era un cambiamento nel sito che è necessario per l'infezione delle celle del polmone.

Ciò è differente dai cambiamenti trovati in SAR-CoV e in Bat-CoV-LYRa11. In questi virus, la selezione positiva si è presentata nelle regioni per cammuffamento virale ed in quelle che permettono l'entrata del virus nella cellula ospite.

Queste mutazioni suggeriscono che i virus si siano adattati per i host differenti, con il SARS-CoV-2 che si adatta alla legatura alla proteina ACE2 in vari host.

Selezione positiva in proteine

Gli autori egualmente hanno trovato la selezione positiva nei geni che codificano due proteine, Nsp4 e Nsp16, qualcosa non veduto prima. In Nsp4, hanno trovato le due sostituzioni del nucleotide, la valina all'alanina e la valina all'isoleucina. La modellistica ha suggerito che questi cambiamenti non avessero alcun impatto significativo sulla struttura secondaria o terziaria della proteina in SARS-CoV-2 confrontato ad altre specie. In Nsp16, non hanno trovato qualsiasi sostituzioni. Tuttavia, nessuno di questi cambiamenti probabilmente danneggiano la struttura o le funzioni in queste proteine, scrivono gli autori.

Così, è possibile la selezione positiva era dovuto i cambiamenti nella struttura e nella funzione di RNA.

Nsp16 ha una singola regione ben-profilatura, che è il solo tale regione che egualmente è conservata in altre specie relative di coronavirus. Nsp4 ha due regioni piuttosto ben-profilatura. Quindi, è probabile che queste strutture profilatura sono collegate con le funzioni virali.

“Le nostre previsioni minime di energia (MFE) libera rivelano che la struttura secondaria probabile del genoma del RNA nella regione dei geni Nsp4 e Nsp16 probabilmente differisce fra le sei specie che di coronavirus abbiamo esaminato,„ scrivono gli autori.

C'erano egualmente differenze fra le specie nell'entropia nelle regioni di selezione positiva, suggerenti le differenze nella stabilità delle molecole profilatura.

“Insieme, questi nuovi risultati indicano che le regioni profilatura di Nsp4 e di Nsp16 nel genoma SARS-Cov-2 possono differire nella forma da quelli dei coronaviruses relativi,„ gli autori scrivono.

Tuttavia, come questi cambiamenti, che sono unici a SARS-CoV-2, sono collegati alle funzioni molecolari specifiche, non può essere determinato ancora, poichè le funzioni molecolari delle strutture secondarie nei coronaviruses non sono oggi ben note.

Poiché gli studi precedenti indicano queste regioni hanno ruoli funzionali, i cambiamenti possono pregiudicare le funzioni della trascrizione o del genoma. Tuttavia, i ruoli veri di questi adattamenti nelle proteine strutturali devono essere studiati sperimentalmente più ulteriormente.

Avviso *Important

il bioRvix pubblica i rapporti scientifici preliminari che pari-non sono esaminati e, pertanto, non dovrebbero essere considerati conclusivi, guida la pratica clinica/comportamento correlato con la salute, o trattato come informazioni stabilite.

Journal reference:
Lakshmi Supriya

Written by

Lakshmi Supriya

Lakshmi Supriya got her BSc in Industrial Chemistry from IIT Kharagpur (India) and a Ph.D. in Polymer Science and Engineering from Virginia Tech (USA).

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