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L'analisi genomica fornisce le bugne circa l'ascendenza SARS-CoV-2 e la trasmissione

I ricercatori nel Regno Unito che conduce un'analisi genomica del coronavirus respiratorio acuto severo 2 (SARS-CoV-2) di sindrome del virus e i coronaviruses del tipo di SAR nel pipistrello e nel pangolino hanno identificato le forti divergenze host-associate che potrebbero fornire le bugne circa l'ascendenza e la trasmissione interspecies di SARS-CoV-2.

SARS-CoV-2 è l'agente responsabile della pandemia corrente di malattia 2019 di coronavirus (COVID-19) che continua a posare una minaccia in corso significativa contro vita umana e l'economia mondiale.

Lo studio egualmente ha identificato una serie di varianti ad alto impatto vari batte e nei coronaviruses del pangolino che potrebbero essere di importanza funzionale nella progettazione delle terapie e dei vaccini per SARS-CoV-2.

Il gruppo - dall'università di Edimburgo e di Aberystwyth University in Galles - dice che le origini evolutive del virus rimangono evasive e capire le sue impronte mutational complesse potrebbe guidare la progettazione e lo sviluppo vaccino.

“Through impiegando una serie di metodologie genomiche dell'analisi, questo studio ha mirato a portare la comprensione della diversità attraverso SARS-CoV-2 e i coronaviruses di SARS-CoV-2-like confrontando un'ampia selezione dei genoma disponibili dal punto di partenza della pandemia,„ scrivono Barbara Shih (università di Edimburgo) e colleghi.

Una versione della pubblicazione preliminare del documento è disponibile sul " server " del bioRxiv*, mentre l'articolo subisce la revisione tra pari.

Albero filogenetico di Ladderised del pipistrello-CoV, del pangolino-CoV e (gruppo di dati e riferimento di Wuhan) dei genoma SARS-CoV-2. I meta dati sono indicati sull
Albero filogenetico di Ladderised del pipistrello-CoV, del pangolino-CoV e (gruppo di dati e riferimento di Wuhan) dei genoma SARS-CoV-2. I meta dati sono indicati sull'angolo sinistro superiore, compreso il nome di gruppo di dati di a) e b) i generi e le specie del pipistrello se il genoma è del host del pipistrello. Clades per i sottogeneri di Betacoronavirus, Sarbecovirus, Nobecovirus e Merbecovirus, è indicato sul grafico, indicante che i nostri risultati dell'analisi di tendenziosità e di variante di uso di codone si limitano al Sarbecovirus dovuto l'allineamento difficile fra riferimento SARS-CoV-2 ed i genoma fuori del questo sottogeneri. Egualmente sembra essere un certo grado di generi e di separazione di specie per i host del pipistrello. La maggior parte dell'influenza di Sarbecovirus il genere Rhinolophus (colonna b del pipistrello, blu-chiaro, blu scuro e porpora), mentre una proporzione molto più piccola del Alphacoronavirus è trovata in pipistrelli di questo genere. Alcuni clades si sovrappongono con le specie specifiche del pipistrello, compreso il ferrumequinum di Rhinolophus, il sinicus di Rhinolophus e il kuhlii di Scotophilus. I risultati dall'analisi fatta nelle parti successive di questo studio egualmente sono evidenziati, compreso c) i cluster di tendenziosità di uso di codone, il d-f) che le alte varianti di impatto con le varianti multiple sono trovate nella stessa posizione dell'amminoacido, il g-j) altre alte varianti di impatto con un singolo cambiamento dell'amminoacido trovato in > 10 genoma, chilolitro) altre alte varianti di impatto.

I ricercatori stanno provando a capire l'ascendenza e la trasmissione di SARS-CoV-2

Da quando SARS-CoV-2 in primo luogo è emerso a Wuhan, Cina, tardi l'anno scorso (2019), gli sforzi significativi sono stati fatti per capire la sua trasmissione e come potrebbe essere contenuta e trattata.

Coronaviruses (CoVs) è una famiglia di grandi virus a RNA unico incagliati e avvolti che possono essere divisi in quattro sottofamiglie: i alphaCoVs, i betaCoVs, i gammaCoVs e i deltaCoVs. Come la sindrome respiratoria CoV di Medio Oriente e (MERS) di SARS-CoV-1, SARS-CoV-2 appartiene alla sottofamiglia del betaCoV.

La mostra di CoVs almeno sei fotogrammi di lettura aperti (ORFs) e quattro proteine strutturali: membrana (m), nucleocapsid (n), busta (E) e punta (s) - gli ultimi che sono la struttura che di superficie principale i virus usano per entrare nelle cellule ospiti.

analisi di rete di similarità del Gene-gene. Ogni vertice rappresenta un gene de?ned da PROKKA o da un segmento del DNA simile ai geni dal genoma di riferimento SARS-CoV-2. I vertici sono stati confrontati faccia a faccia facendo uso di FISCHIO ed i vertici con alta similarità (punteggio g 60 di FISCHIO e una copertura g 80% di query) sono stati connessi con una barriera. Il grafico della rete è contrassegnato con le specie ospite. La fonte tipografica nera nel grafico indica i nomi corrispondenti del gene SARS-CoV-2 (“ORF„ omesso) per i più grandi cluster, mentre la fonte tipografica blu indica le sequenze supplementari de di non codifica?ned da PROKKA. Invece del ORF1ab integrale (21k di lunghezza), ORF1a e ORF1b erano de?ned da PROKKA come due geni separati. Considerevolmente ORF1a, ORF3a, ORF6 e ORF8 e S, mostrano le forti separazioni fra i vertici dalle specie differenti. ORF8 da un co-cluster di 3 pipistrelli-CoV con ORF8 da SARS-CoV-2 (RaTG13, bat-SL-CoVZC45 e bat-SL-CoVZXC21 rispettivamente). Il pipistrello-CoV restante ORF8 non fa co-cluster con SARS-CoV-2 ORF8 neppure senza la barriera?soglia ltering. Per la S, il co-cluster del pipistrello-CoV RaTG13 con COVID-19 ed il pangolino. Un cluster del pipistrello-CoVs interrompe per ORF1b e la m., suggerendo un gran numero di variazione fra il pipistrello-CoV per questi geni.
analisi di rete di similarità del Gene-gene. Ogni vertice rappresenta un gene definito da PROKKA o un segmento del DNA simile ai geni dal genoma di riferimento SARS-CoV-2. I vertici sono stati confrontati faccia a faccia facendo uso di FISCHIO ed i vertici con alta similarità (punteggio g 60 di FISCHIO e una copertura g 80% di query) sono stati connessi con una barriera. Il grafico della rete è contrassegnato con le specie ospite. La fonte tipografica nera nel grafico indica i nomi corrispondenti del gene SARS-CoV-2 (“ORF„ omesso) per i più grandi cluster, mentre la fonte tipografica blu indica non codifica sequences de _ supplementare ned da PROKKA. Invece del ORF1ab integrale (21k di lunghezza), ORF1a e ORF1b sono stati definiti da PROKKA come due geni separati. Considerevolmente, ORF1a, ORF3a, ORF6 e ORF8 e la S, mostrano le forti separazioni fra i vertici dalle specie differenti. ORF8 da un co-cluster di 3 pipistrelli-CoV con ORF8 da SARS-CoV-2 (RaTG13, bat-SL-CoVZC45 e bat-SL-CoVZXC21 rispettivamente). Il pipistrello-CoV restante ORF8 non fa co-cluster con SARS-CoV-2 ORF8 neppure senza la soglia di filtrazione della barriera. Per la S, il co-cluster del pipistrello-CoV RaTG13 con COVID-19 ed il pangolino. Un cluster del pipistrello-CoVs interrompe per ORF1b e la m., suggerendo un gran numero di variazione fra il pipistrello-CoV per questi geni.

Interessante, al livello del intero-genoma, SARS-CoV-1 e MERS-CoV dividono soltanto una similarità di 79,5% e 50,0% sequenze con SARS-CoV-2. D'altra parte, coronaviruses di SARS-CoV-2-like trovati in pangolini (pangolino-CoVs) e nelle azioni 91,0% e del pipistrello-CoV RaTG13 similarità 96,0%, rispettivamente.

Il ruolo potenziale dei pipistrelli e dei pangolini come specie del bacino idrico nell'emergenza di SARS-CoV-2 come pure il ruolo altri host dell'intermediario potenzialmente giocati, ha stimolato una serie di approcci e collaborazioni della ricerca fra gli esperti dei campi differenti.

Come tale, lo studio corrente è stato effettuato come componente di un evento del hackathon “di CoronaHack„ che ha avuto luogo nell'aprile 2020.  Là, gli autori hanno acceduto a tutti i genoma ed hanno riferito i meta dati che era allora disponibile (fra dicembre 2019 e aprile 2020).

Che cosa i ricercatori hanno fatto?

Il gruppo ha impiegato una serie di metodologie contemporanee per analizzare una vasta gamma di sequenze genomiche isolato da SARS-CoV-2 umano (n=163), dai pipistrelli (n=215) e dai pangolini (n=7).

Le sequenze sono state confrontate sistematicamente al intero-genoma, al gene, all'uso di codone ed ai livelli di variante per studiare le similarità e le differenze che esistono attraverso 89 specie differenti ospite.

Che cosa hanno trovato?

Ai livelli del intero-genoma, il pipistrello-CoV RaTG13 ancora ha diviso la maggior parte della similarità con SARS-CoV-2. Tuttavia, tutti e 7 i genoma del pangolino-CoV erano più strettamente connessi a SARS-CoV-2 che i 214 genoma rimanenti del pipistrello-CoV.

“Questa relazione precedentemente è stata riferita e un evento di ricombinazione fra il pangolino-CoVs e RaTG13 è stato teorizzato,„ dica Shih ed i colleghi.

l'analisi di rete del Gene-gene ha mostrato le forti divergenze host-associate in ORF3a, in ORF6, in ORF7a, in ORF8 e nella proteina della punta (s). Le forti separazioni di host-specie egualmente sono state osservate nei profili di tendenziosità di uso di codone.

Per esempio, tre geni del pipistrello-CoV ORF8 erano più simili a SARS-CoV-2 che la maggior parte dei geni del pangolino-CoV ORF8.

Al contrario, i geni di S del pangolino-CoV e SARS-CoV-2 erano l'un l'altro più simili (97,5%), che i geni di S di RaTG13 e di SARS-CoV-2 (95,4%).

“Questo è significativo poichè la proteina di S svolge un ruolo importante nell'infiltrazione e nell'infezione iniziali della cellula ospite,„ dice i ricercatori.

Tuttavia, il gene di S in RaTG13 era ancora più simile a quello di SARS-CoV-2 che a quelli di tutto il altro pipistrello-CoVs analizzato in questo studio, aggiungono

“Questo supporta la teoria che né un pangolino-CoV corrente ordinato o il pipistrello-CoV è l'antenato più recente di SARS-CoV-2,„ scrive il gruppo.

I ricercatori hanno identificato la forte separazione di host-specie nell'uso globale di codone quando i geni multipli si sono combinati nell'analisi.

Hanno trovato la variazione pochissima nella tendenziosità di uso di codone all'interno degli isolati SARS-CoV-2, ma tutti i pangolino-CoVs e pipistrello-CoVs tre hanno avuti uso più simile di codone a SARS-CoV-2.

Identificazione delle varianti ad alto impatto

Il gruppo egualmente ha identificato parecchie varianti ad alto impatto nei campioni del pipistrello-CoV, compreso un arresto-guadagno per ORF10 ed inserzioni e eliminazioni del inframe per la proteina del nucleocapsid (n).

D'importanza, il arresto-guadagno è stato identificato alla posizione 26 dell'amminoacido in ORF10 fra 57 dei 59 genoma del pipistrello-CoV, in cui ORF10 ha diviso la similarità più di di 80% con SARS-CoV-2.

In uno studio precedente su SAR-CoV-2 e sui genoma di CoV del pangolino, la posizione 26 egualmente è stata identificata come regione di di variazione livella della popolazione, dice Shih ed i colleghi.

Nel gene di N, il gruppo ha osservato le varianti multiple del inframe per la stessa posizione dell'amminoacido in due gruppi di pipistrello-CoVs. L'analisi ha rivelato due inserzioni del inframe alle eliminazioni del inframe di posizioni 7 e due dell'amminoacido alle posizioni 238 e 385.

Che cosa sono le implicazioni di studio?

“Queste varianti che naturali abbiamo osservato attraverso il pipistrello-CoV e il pangolino-CoV possono essere associate con i vantaggi di selezione, quali virulenza o il risparmio di temi infetti le specie specifiche ospite,„ suggerisca Shih ed i colleghi.

I ricercatori dicono che lo studio ha rivelato un alto livello di separazione di host-specie in ORF3a, in ORF6, in ORF7a, in ORF8 e nella S come pure nell'uso di codone.

Egualmente ha identificato una serie di posizioni dell'amminoacido che dimostrano le alte varianti di impatto in vari pipistrello-CoVs e pangolino-CoVs.

“Queste sono posizioni potenzialmente dal punto di vista funzionale importanti della proteina ed ulteriore ricerca della cedola,„ conclude il gruppo.

Avviso *Important

il bioRxiv 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:
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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