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A análise Genomic fornece indícios sobre a ascendência SARS-CoV-2 e a transmissão

Os pesquisadores no Reino Unido que conduz uma análise genomic do coronavirus respiratório agudo severo 2 da síndrome do vírus (SARS-CoV-2) e SARS-como coronaviruses no bastão e no pangolin identificaram as divergências anfitrião-associadas fortes que poderiam fornecer indícios sobre a ascendência e a transmissão interspecies de SARS-CoV-2.

SARS-CoV-2 é o agente responsável para a pandemia actual da doença 2019 do coronavirus (COVID-19) que continua a levantar uma ameaça em curso significativa à vida humana e à economia mundial.

O estudo igualmente identificou um número de variações de alto impacto em diversos golpeia e nos coronaviruses do pangolin que poderiam ser da importância funcional no projecto das terapias e das vacinas para SARS-CoV-2.

A equipe - da universidade da universidade de Edimburgo e de Aberystwyth em Gales - diz que as origens evolucionárias do vírus permanecem indescritíveis e compreender suas assinaturas mutational complexas poderia guiar o projecto e a revelação vacinais.

“Com do emprego de um número de metodologias genomic da análise, este estudo apontou trazer a compreensão da diversidade através de SARS-CoV-2 e os coronaviruses de SARS-CoV-2-like comparando uma vasta selecção de genomas disponíveis do ponto de partida da pandemia,” escrevem Barbara Shih (universidade de Edimburgo) e colegas.

Uma versão da pré-impressão do papel está disponível no server do bioRxiv*, quando o artigo se submeter à revisão paritária.

Árvore filogenética de Ladderised do bastão-CoV, do pangolin-CoV e (conjunto de dados e referência de Wuhan) dos genomas SARS-CoV-2. Os Metadata estão indicados à esquerda o canto de superior esquerdo, incluindo a) o nome do conjunto de dados e b) os géneros e a espécie do bastão se o genoma é do anfitrião do bastão. Clades para subgéneros de Betacoronavirus, Sarbecovirus, Nobecovirus e Merbecovirus, é indicado no gráfico, mostrando que nossos resultados da análise da polarização e da variação do uso do codon estão restringidos ao Sarbecovirus devido ao alinhamento deficiente entre a referência SARS-CoV-2 e os genomas fora do este subgéneros. Igualmente parece estar algum grau de géneros e de separação da espécie para anfitriões do bastão. A maioria da influência de Sarbecovirus o género Rhinolophus do bastão (coluna b, luz - azul, obscuridade - azul e roxa), visto que uma proporção muito menor do Alphacoronavirus é encontrada nos bastões deste género. Sobreposição de alguns clades com speci?espécie do bastão de c, incluindo o ferrumequinum de Rhinolophus, o sinicus de Rhinolophus e o kuhlii de Scotophilus. Os resultados da análise feita em umas partes mais atrasadas deste estudo são destacados igualmente, incluindo c) os conjuntos da polarização do uso do codon, d-f) que as variações de alto impacto com variações múltiplas são encontradas na mesma posição do ácido aminado, g-j) outras variações de alto impacto com uma única mudança do ácido aminado encontrada > em 10 genomas, quilolitro) outras variações de alto impacto.
Árvore filogenética de Ladderised do bastão-CoV, do pangolin-CoV e (conjunto de dados e referência de Wuhan) dos genomas SARS-CoV-2. Os Metadata estão indicados à esquerda o canto de superior esquerdo, incluindo a) o nome do conjunto de dados e b) os géneros e a espécie do bastão se o genoma é do anfitrião do bastão. Clades para subgéneros de Betacoronavirus, Sarbecovirus, Nobecovirus e Merbecovirus, é indicado no gráfico, mostrando que nossos resultados da análise da polarização e da variação do uso do codon estão restringidos ao Sarbecovirus devido ao alinhamento deficiente entre a referência SARS-CoV-2 e os genomas fora do este subgéneros. Igualmente parece estar algum grau de géneros e de separação da espécie para anfitriões do bastão. A maioria da influência de Sarbecovirus o género Rhinolophus do bastão (coluna b, luz - azul, obscuridade - azul e roxa), visto que uma proporção muito menor do Alphacoronavirus é encontrada nos bastões deste género. Alguns clades sobrepor com a espécie específica do bastão, incluindo o ferrumequinum de Rhinolophus, o sinicus de Rhinolophus e o kuhlii de Scotophilus. Os resultados da análise feita em umas partes mais atrasadas deste estudo são destacados igualmente, incluindo c) os conjuntos da polarização do uso do codon, d-f) que as variações de alto impacto com variações múltiplas são encontradas na mesma posição do ácido aminado, g-j) outras variações de alto impacto com uma única mudança do ácido aminado encontrada > em 10 genomas, quilolitro) outras variações de alto impacto.

Os pesquisadores têm tentado compreender a ascendência e a transmissão de SARS-CoV-2

Desde que SARS-CoV-2 emergiu primeiramente em Wuhan, China, tarde no ano passado (2019), os esforços significativos foram feitos para compreender sua transmissão e como pôde ser contida e tratado.

Coronaviruses (CoVs) é uma família dos grandes vírus único-encalhados, envolvidos do RNA que podem ser divididos em quatro subfamílias: os alphaCoVs, os betaCoVs, os gammaCoVs, e os deltaCoVs. Como a síndrome respiratória CoV de SARS-CoV-1 e (MERS) de Médio Oriente, SARS-CoV-2 pertence à subfamília do betaCoV.

A exibição de CoVs pelo menos seis quadros de leitura abertos (ORFs) e quatro proteínas estruturais: membrana (M), nucleocapsid (N), envelope (e), e ponto (s) - o último que é a estrutura de superfície principal o uso dos vírus incorporar pilhas de anfitrião.

análise de rede da similaridade do Gene-gene. Cada nó representa um gene de?ned por PROKKA ou por um segmento do ADN similar aos genes do genoma da referência SARS-CoV-2. Os nós foram comparados entre si usando a EXPLOSÃO, e os nós com similaridade alta (contagem g 60 da EXPLOSÃO e uma cobertura g 80% da pergunta) foram conectados com uma borda. O gráfico da rede é etiquetado com espécie do anfitrião. A fonte preta no gráfico indica os nomes correspondentes do gene SARS-CoV-2 (“ORF” omitido) para os conjuntos maiores, visto que a fonte azul indica as seqüências adicionais de da não-codificação?ned por PROKKA. Em vez do comprimento completo ORF1ab (21k de comprimento), ORF1a e ORF1b eram de?ned por PROKKA como dois genes separados. Notàvel ORF1a, ORF3a, ORF6, e ORF8 e S, mostram separações fortes entre nós das espécies diferentes. ORF8 do co-conjunto de 3 bastões-CoV com o ORF8 de SARS-CoV-2 (RaTG13, bat-SL-CoVZC45 e bat-SL-CoVZXC21 respectivamente). O bastão-CoV restante ORF8 não faz co-conjunto com SARS-CoV-2 ORF8 mesmo sem a borda?ponto inicial ltering. Para S, o co-conjunto do bastão-CoV RaTG13 com COVID-19 e o pangolin. Um conjunto de bastão-CoVs interrompe para ORF1b e M, sugerindo uma grande quantidade de variação entre o bastão-CoV para estes genes.
análise de rede da similaridade do Gene-gene. Cada nó representa um gene definido por PROKKA ou um segmento do ADN similar aos genes do genoma da referência SARS-CoV-2. Os nós foram comparados entre si usando a EXPLOSÃO, e os nós com similaridade alta (contagem g 60 da EXPLOSÃO e uma cobertura g 80% da pergunta) foram conectados com uma borda. O gráfico da rede é etiquetado com espécie do anfitrião. A fonte preta no gráfico indica os nomes correspondentes do gene SARS-CoV-2 (“ORF” omitido) para os conjuntos maiores, visto que a fonte azul indica não-codificação adicional seqüência de _ ned por PROKKA. Em vez do comprimento completo ORF1ab (21k de comprimento), ORF1a e ORF1b foram definidos por PROKKA como dois genes separados. Notàvel, ORF1a, ORF3a, ORF6, e ORF8 e S, mostram separações fortes entre nós das espécies diferentes. ORF8 do co-conjunto de 3 bastões-CoV com o ORF8 de SARS-CoV-2 (RaTG13, bat-SL-CoVZC45 e bat-SL-CoVZXC21 respectivamente). O bastão-CoV restante ORF8 não faz co-conjunto com SARS-CoV-2 ORF8 mesmo sem o ponto inicial de filtração da borda. Para S, o co-conjunto do bastão-CoV RaTG13 com COVID-19 e o pangolin. Um conjunto de bastão-CoVs interrompe para ORF1b e M, sugerindo uma grande quantidade de variação entre o bastão-CoV para estes genes.

Interessante, a nível do inteiro-genoma, SARS-CoV-1 e MERS-CoV compartilham somente de uma similaridade de 79,5% e 50,0% seqüências com o SARS-CoV-2. Por outro lado, coronaviruses de SARS-CoV-2-like encontrados nos pangolins (pangolin-CoVs) e na parte 91,0% e do bastão-CoV RaTG13 similaridade 96,0%, respectivamente.

O papel potencial dos bastões e dos pangolins como espécies do reservatório na emergência de SARS-CoV-2, assim como o papel outros anfitriões do intermediário jogados potencial, spurred um número aproximações e de colaborações da pesquisa entre peritos de campos diferentes.

Como tal, o estudo actual foi realizado como parte de um evento do hackathon de “CoronaHack” que ocorresse em abril de 2020.  Lá, os autores acederam a todos os genomas e relacionaram metadata que estava disponível naquele tempo (entre dezembro de 2019 e abril de 2020).

Que os pesquisadores fizeram?

A equipe empregou um número de metodologias contemporâneas para analisar uma vasta gama de seqüências genomic isoladas de SARS-CoV-2 humano (n=163), de bastões (n=215), e de pangolins (n=7).

As seqüências foram comparadas sistematicamente a inteiro-genoma, gene, uso do codon e níveis da variação para investigar as similaridades e as diferenças que existem através de 89 espécies diferentes do anfitrião.

Que encontraram?

A níveis do inteiro-genoma, o bastão-CoV RaTG13 ainda compartilhou da maioria de similaridade com o SARS-CoV-2. Contudo, todos os 7 genomas do pangolin-CoV eram mais estreitamente relacionados a SARS-CoV-2 do que os 214 genomas permanecendo do bastão-CoV.

“Este relacionamento tem sido relatado previamente, e um evento da recombinação entre o pangolin-CoVs e o RaTG13 foi teorizado,” diga Shih e colegas.

a análise de rede do Gene-gene mostrou divergências anfitrião-associadas fortes em ORF3a, em ORF6, em ORF7a, em ORF8 e na proteína do ponto (s). As separações fortes das anfitrião-espécies foram observadas igualmente em perfis da polarização do uso do codon.

Por exemplo, três genes do bastão-CoV ORF8 eram mais similares a SARS-CoV-2 do que a maioria dos genes do pangolin-CoV ORF8.

Pelo contraste, os genes de S do pangolin-CoV e SARS-CoV-2 eram mais similares entre si (97,5%), do que os genes de S de RaTG13 e de SARS-CoV-2 (95,4%).

“Isto é significativo como a proteína de S joga um papel importante na penetração e na infecção iniciais da pilha de anfitrião,” diz os pesquisadores.

Contudo, o gene de S em RaTG13 era ainda mais similar àquele de SARS-CoV-2 do que àqueles de todo bastão-CoVs restante analisado neste estudo, adicionam

“Isto apoia a teoria que nem um pangolin-CoV actualmente arranjado em seqüência ou o bastão-CoV são o antepassado o mais recente de SARS-CoV-2,” escreve a equipe.

Os pesquisadores identificaram a separação forte das anfitrião-espécies no uso total do codon quando os genes múltiplos foram combinados na análise.

Encontraram a variação muito pequena na polarização do uso do codon dentro dos isolados SARS-CoV-2, mas todo o pangolin-CoVs e bastão-CoVs três tiveram um uso mais similar do codon a SARS-CoV-2.

Identificando variações de alto impacto

A equipe igualmente identificou diversas variações de alto impacto em amostras do bastão-CoV, incluindo um parada-ganho para ORF10 e inserções e supressões do inframe para o nucleocapsid (N) proteína.

Importante, o parada-ganho foi identificado na posição 26 do ácido aminado em ORF10 entre 57 dos 59 genomas do bastão-CoV, onde ORF10 compartilhou da similaridade mais de 80% com o SARS-CoV-2.

Em um estudo precedente de SAR-CoV-2 e de genomas de CoV do pangolin, a posição 26 igualmente foi identificada como uma região de variação do população-nível, diz Shih e colegas.

No gene de N, a equipe observou variações múltiplas do inframe para a mesma posição do ácido aminado em dois grupos de bastão-CoVs. A análise revelou duas inserções do inframe em supressões do inframe da posição 7 e dois do ácido aminado nas posições 238 e 385.

Que são as implicações do estudo?

“Estas variações que naturais nós observamos através do bastão-CoV e do pangolin-CoV podem ser associadas com as vantagens da selecção, tais como a virulência ou a eficiência contamine uma espécie específica do anfitrião,” sugira Shih e colegas.

Os pesquisadores dizem que o estudo revelou um alto nível da separação das anfitrião-espécies em ORF3a, em ORF6, em ORF7a, em ORF8 e em S, assim como no uso do codon.

Igualmente identificou um número de posições do ácido aminado que demonstram variações de alto impacto em diversos bastão-CoVs e pangolin-CoVs.

“Estas são posições potencial funcional importantes da proteína e uma pesquisa mais adicional da autorização,” conclui a equipe.

Observação *Important

o bioRxiv publica os relatórios científicos preliminares que par-não são revistos e, não devem conseqüentemente ser considerados como conclusivos, guia a prática clínica/comportamento saúde-relacionado, ou tratado como a informação estabelecida.

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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