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L'analyse génomique fournit des indices au sujet de l'ascendance SARS-CoV-2 et de la boîte de vitesses

Les chercheurs au R-U réalisant une analyse génomique du coronavirus aigu sévère 2 (SARS-CoV-2) de syndrome de virus respiratoire et des coronaviruses radar à ouverture synthétique Radar à ouverture synthétique dans "bat" et le pangolin ont recensé les divergences hôte-associées intenses qui pourraient fournir des indices au sujet de l'ascendance et de la boîte de vitesses interspecies de SARS-CoV-2.

SARS-CoV-2 est l'agent responsable de la pandémie actuelle de la maladie 2019 de coronavirus (COVID-19) qui continue à constituer un danger actuel significatif à la vie humaine et à l'économie mondiale.

L'étude a également recensé un certain nombre de variantes à haute impression dans plusieurs manient la batte et les coronaviruses de pangolin qui pourraient être d'importance fonctionnelle dans le modèle des traitements et des vaccins pour SARS-CoV-2.

L'équipe - de l'université de l'université d'Edimbourg et d'Aberystwyth au Pays de Galles - dit que les origines évolutionnaires du virus demeurent évasives et la compréhension de ses signatures mutationnelles complexes pourrait guider le modèle et le développement vacciniques.

« En utilisant un certain nombre de méthodologies génomiques d'analyse, cette étude a visé à porter la compréhension de la diversité en travers de SARS-CoV-2 et les coronaviruses de SARS-CoV-2-like en comparant un large choix des génomes procurables du point de départ de la pandémie, » écrivent Barbara Shih (université d'Edimbourg) et collègues.

Une version de prétirage du papier est procurable sur le serveur de bioRxiv*, alors que l'article subit l'inspection professionnelle.

Arbre phylogénétique de Ladderised de
Arbre phylogénétique de Ladderised de "bat"-CoV, de pangolin-CoV et (ensemble de données et référence de Wuhan) de génomes SARS-CoV-2. Des méta-données sont indiquées sur le coin haut gauche, y compris a) le nom d'ensemble de données et b) les genres et la substance de "bat" si le génome est d'hôte de "bat". Clades pour des sous-genres de Betacoronavirus, Sarbecovirus, Nobecovirus et Merbecovirus, sont indiqués sur le graphique, prouvant que nos résultats d'analyse de polarisation et de variante d'usage de codon sont limités au Sarbecovirus dû au cadrage faible entre la référence SARS-CoV-2 et les génomes en dehors du ce des sous-genres. Il semble également y avoir un certain degré de genres et de séparation de substance pour des hôtes de "bat". La majorité de l'affect de Sarbecovirus le genre Rhinolophus (fléau b de "bat", bleu-clair, bleu-foncé et pourpré), alors qu'une proportion beaucoup plus petite de l'Alphacoronavirus sont trouvées dans "bat" de ce genre. Quelques clades superposent avec la substance spécifique de "bat", y compris le ferrumequinum de Rhinolophus, le sinicus de Rhinolophus et le kuhlii de Scotophilus. Les résultats de l'analyse effectuée dans les parties postérieures de cette étude sont également mis en valeur, y compris c) les boîtiers de polarisation d'usage de codon, DF) des variantes qu'à haute impression avec des variantes multiples sont trouvées dans la même position des acides aminés, le g-j) d'autres variantes à haute impression avec un changement acide aminé unique trouvé de > 10 génomes, kilolitre) d'autres variantes à haute impression.

Les chercheurs avaient essayé de comprendre l'ascendance et la boîte de vitesses de SARS-CoV-2

Depuis que SARS-CoV-2 a apparu la première fois à Wuhan, Chine, tard l'année dernière (2019), des efforts importants ont été effectués pour comprendre sa boîte de vitesses et comment elle pourrait être contenue et traitée.

Coronaviruses (CoVs) sont une famille des grands virus ARN monocatenaires et enveloppés qui peuvent être divisés en quatre sous-familles : les alphaCoVs, les betaCoVs, les gammaCoVs, et les deltaCoVs. Comme le syndrome respiratoire CoV de SARS-CoV-1 et (MERS) de Moyen-Orient, SARS-CoV-2 appartient à la sous-famille de betaCoV.

Le document de CoVs au moins six cadres de lecture ouverts (ORFs) et quatre protéines de structure : membrane (m), nucleocapsid (n), enveloppe (e), et pointe (s) - ce dernier étant la structure extérieure principale que les virus emploient pour présenter des cellules hôte.

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analyse réseau de similitude de Gène-gène. Chaque noeud représente un gène défini par PROKKA ou un segment d'ADN assimilé aux gènes du génome de la référence SARS-CoV-2. Les noeuds étaient comparés les uns contre les autres utilisant le SOUFFLE, et des noeuds avec la similitude élevée (rayure g 60 de SOUFFLE et une couverture g 80% de question) ont été branchés à une arête. Le graphique de réseau est marqué avec la substance d'hôte. La police noire dans le graphique indique les noms correspondants du gène SARS-CoV-2 (« cadre ouvert de lecture » manqué) pour les boîtiers plus grands, alors que la police bleue indiquent non-codage sequences de _ complémentaire ned par PROKKA. Au lieu de l'ORF1ab intégral (21k dans la longueur), ORF1a et ORF1b ont été définis par PROKKA en tant que deux gènes indépendants. Notamment, ORF1a, ORF3a, ORF6, et ORF8 et S, montrent des séparations intenses entre les noeuds des espèces différentes. ORF8 de Co-boîtier de 3 "bat"-CoV avec ORF8 de SARS-CoV-2 (RaTG13, bat-SL-CoVZC45 et bat-SL-CoVZXC21 respectivement). "bat"-CoV restante ORF8 ne font pas Co-boîtier avec SARS-CoV-2 ORF8 même sans seuil de filtrage d'arête. Pour S, le Co-boîtier de "bat"-CoV RaTG13 avec COVID-19 et le pangolin. Un boîtier de "bat"-CoVs interrompent pour ORF1b et M, proposant un grand nombre de variation parmi "bat"-CoV pour ces gènes.

Intéressant, au niveau d'entier-génome, SARS-CoV-1 et MERS-CoV partagent seulement l'homologie de séquence 79,5% et 50,0% avec SARS-CoV-2. D'autre part, coronaviruses de SARS-CoV-2-like trouvés dans les pangolins (pangolin-CoVs) et la part 91,0% et de "bat"-CoV RaTG13 similitude 96,0%, respectivement.

Le rôle potentiel de "bat" et des pangolins comme substances de réservoir dans l'émergence de SARS-CoV-2, ainsi que le rôle d'autres hôtes d'intermédiaire potentiellement joués, a stimulé un certain nombre d'approches et de collaborations de recherches entre les experts de différents inducteurs.

En soi, l'étude actuelle a été effectuée en tant qu'élément d'un événement de hackathon de « CoronaHack » qui a eu lieu en avril 2020.  Là, les auteurs ont accédé à tous les génomes et ont rapporté des méta-données qui était procurable alors (entre décembre 2019 et avril 2020).

Que les chercheurs ont-ils fait ?

L'équipe a utilisé un certain nombre de méthodologies contemporaines pour analyser un large éventail de séquences génomique d'isolement dans SARS-CoV-2 humain (n=163), "bat" (n=215), et pangolins (n=7).

Les séquences étaient systématiquement comparées au l'entier-génome, au gène, à l'usage de codon et aux niveaux de variante pour vérifier les similitudes et les différences qui existent en travers de 89 espèces différentes d'hôte.

Qu'ont-ils trouvé ?

Aux niveaux d'entier-génome, "bat"-CoV RaTG13 partageait toujours la plupart de similitude avec SARS-CoV-2. Cependant, chacun des 7 génomes de pangolin-CoV plus étroitement a été lié à SARS-CoV-2 que les 214 génomes demeurants de "bat"-CoV.

« Cette relation a précédemment été rapportée, et un événement de recombinaison entre le pangolin-CoVs et le RaTG13 a été théorisé, » dites Shih et collègues.

l'analyse réseau de Gène-gène a montré des divergences hôte-associées intenses dans ORF3a, ORF6, ORF7a, ORF8 et la protéine de la pointe (s). On a également observé des séparations intenses d'hôte-substances dans des profils de polarisation d'usage de codon.

Par exemple, trois gènes de "bat"-CoV ORF8 étaient plus assimilés à SARS-CoV-2 que la plupart des gènes du pangolin-CoV ORF8.

En revanche, les gènes de S du pangolin-CoV et SARS-CoV-2 étaient plus assimilés entre eux (97,5%), que les gènes de S de RaTG13 et de SARS-CoV-2 (95,4%).

« C'est significatif car la protéine de S joue un rôle majeur dans la pénétration et l'infection initiales de la cellule hôte, » disent les chercheurs.

Cependant, le gène de S dans RaTG13 était toujours plus assimilé à celui de SARS-CoV-2 qu'à ceux de toute autre "bat"-CoVs analysée dans cette étude, ils ajoutent

« Ceci supporte la théorie que ni un pangolin-CoV actuel ordonnancé ou "bat"-CoV est l'ancêtre le plus récent de SARS-CoV-2, » écrit l'équipe.

Les chercheurs ont recensé la séparation intense d'hôte-substances dans l'usage général de codon quand des familles multigéniques ont été combinées dans l'analyse.

Ils ont trouvé la variation très petite de la polarisation d'usage de codon dans les isolats SARS-CoV-2, mais tous les pangolin-CoVs et "bat"-CoVs trois ont eu un usage plus assimilé de codon à SARS-CoV-2.

Recensement des variantes à haute impression

L'équipe a également recensé plusieurs variantes à haute impression dans des échantillons de "bat"-CoV, y compris un arrêt-gain pour ORF10 et mises en place et omissions d'inframe pour la protéine du nucleocapsid (n).

D'une manière primordiale, l'arrêt-gain a été recensé à la position des acides aminés 26 dans ORF10 parmi 57 des 59 génomes de "bat"-CoV, où ORF10 a partagé la similitude plus de 80% avec SARS-CoV-2.

Dans une étude précédente de SAR-CoV-2 et de génomes de CoV de pangolin, la position 26 a été également recensée comme région de variation niveau de la population, indique Shih et collègues.

Dans le gène de N, l'équipe a observé des variantes multiples d'inframe pour la même position des acides aminés dans deux groupes de "bat"-CoVs. L'analyse a indiqué deux mises en place d'inframe aux omissions d'inframe de la position des acides aminés 7 et deux aux positions 238 et 385.

Quelles sont les implications d'étude ?

« Ces variantes naturelles que nous avons observées en travers de "bat"-CoV et du pangolin-CoV peuvent être associées aux avantages de choix, tels que la virulence ou le rendement infectez une substance spécifique d'hôte, » proposez Shih et collègues.

Les chercheurs disent que l'étude a indiqué un niveau élevé de séparation d'hôte-substances dans ORF3a, ORF6, ORF7a, ORF8 et S, ainsi que dans l'usage de codon.

Elle a également recensé un certain nombre de positions des acides aminés qui expliquent des variantes à haute impression dans plusieurs "bat"-CoVs et pangolin-CoVs.

« Ce sont des positions potentiellement fonctionellement importantes de la protéine et de recherche de garantie davantage, » conclut l'équipe.

Avis *Important

le bioRxiv publie les états scientifiques préliminaires qui pair-ne sont pas observés et ne devraient pas, en conséquence, être considérés comme concluants, guident la pratique clinique/comportement relatif à la santé, ou traité en tant qu'information déterminée.

Journal reference:
Sally Robertson

Written by

Sally Robertson

Sally first developed an interest in medical communications when she took on the role of Journal Development Editor for BioMed Central (BMC), after having graduated with a degree in biomedical science from Greenwich University.

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