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Lo strumento per la definizione delle sequenze di nucleotide nuove della punta SARS-CoV-2 a stirpe di Pango colloca

Oltre 2,2 milione sequenze genomiche del coronavirus 2 (SARS-CoV-2) di sindrome respiratorio acuto severo sono stati generati dall'inizio della pandemia di malattia 2019 di coronavirus (COVID-19).

Il 5 giugno 2021, queste sequenze sono state e depositato e compartecipe internazionalmente attraverso il database online GISAID. L'analisi di queste sequenze fornisce una comprensione nell'evoluzione e nell'epidemiologia del virus.

Studio: La designazione e l'assegnazione di stirpe di Pango facendo uso di SARS-CoV-2 chiodano le sequenze di nucleotide del gene. Credito di immagine: ktsdesign/Shutterstock.com

Il sistema di nomenclatura di Pango

Complessivamente quattro sistemi differenti di nomenclatura sono stati usati dagli scienziati per nominare ed identificare i tipi SARS-CoV-2 ed i linages geneticamente distinti. Originalmente messo a punto all'inizio del 2020, il sistema dinamico di nomenclatura di Pango da allora si è trasformato in in uno strumento ampiamente usato per la classificazione SARS-CoV-2.

Pango, che è breve per l'assegnazione filogenetica degli stirpi nominati di Global Outbreak, esamina la struttura filogenetica della pandemia in corso all'alta risoluzione. La nomenclatura di Pango è destinata per classificare i genoma completi o quasi-completi SARS-CoV-2. Catturato insieme, il sistema di Pango contiene oltre 1.300 stirpi che riguardano l'intera diversità genetica di SARS-CoV-2.

Tuttavia, una sequenza incompleta del genoma SARS-CoV-2 che consiste della sequenza di nucleotide completa della proteina della punta, è generata. La proteina della punta contiene dominio dell'ricevitore-associazione del virus' (RBD), che lega all'enzima di conversione dell'angiotensina umano 2 (ACE2) del recettore cellulare ospite con alta affinità. Di conseguenza, il RBD della proteina di S è l'obiettivo primario di immunità naturale e vaccino-suscitata.

Queste sequenze incomplete, che sono conosciute altrimenti come sequenze di nucleotide solo punta (SNSs), domande importanti di aumento su come Pango designa attendibilmente il genoma ad uno stirpe e definisce le sequenze di nucleotide solo punta. In uno studio recente pubblicato sul bioRxiv* del " server " della pubblicazione preliminare, un gruppo di ricercatori ha determinato il grado a cui gli stirpi di Pango sono distinguibili facendo uso delle sequenze di nucleotide solo punta, con un fuoco sulle varianti correnti SARS-CoV-2 di preoccupazione (VOCs).

Circa lo studio

Le mutazioni della proteina della punta possono essere uniche o compartecipi fra gli stirpi differenti SARS-CoV-2. I ricercatori esplorati come queste mutazioni della punta osservate alle frequenze differenti sono utilizzate nella classificazione dei genoma solo punta.

Poiché lo SNSs è diviso fra i dieci o le centinaia di stirpi di Pango, i ricercatori hanno introdotto la nozione della designazione delle tali sequenze “ad uno stirpe fissato„ per rappresentare l'intervallo degli stirpi di Pango che sono coerenti con le mutazioni in uno SNS dato. Ciò può supportare lo sviluppo dei software tool che possono definire SNSs neo-generato agli insiemi di stirpe di Pango.

Risultati di studio

Nello studio corrente, i ricercatori hanno estratto SNSs dai genoma completi SARS-CoV-2 con le designazioni di Pango. Le sequenze del genoma delle varianti SARS-CoV-2 poi sono state confrontate allo sforzo originale SARS-CoV-2 in uno sforzo per identificare tutti gli aplotipi della punta di consenso (CSH) ed insiemi di stirpe.

Fra i genoma SARS-CoV-2 che sono stati identificati, i ricercatori hanno trovato che più di 89% delle posizioni dell'amminoacido nella punta la proteina ha variato fra questi genoma. Mentre ci sono le tre variazioni genetiche possibili che possono sorgere all'interno della proteina del sike, i ricercatori hanno trovato che 34% erano le variazioni genetiche sinonime, mentre i cambiamenti non sinonimi ed i cambiamenti del indel erano entrambi considerevolmente rari. Catturate insieme, queste osservazioni indicano che lo SNSs può contenere abbastanza informazioni che possono essere usate per distinguere uno sforzo SARS-CoV-2 da altri stirpi di Pango.

L'analisi di ciascuno degli stirpi di Pango piombo all'osservazione che un piccolo numero di mutazioni della punta sono state osservate in tutto, o a quasi tutte, queste sequenze. Ulteriormente, SNSs distinto è stato trovato in numeri alti in ciascuno degli stirpi di Pango, con lo stesso SNS identificato spesso negli stirpi multipli di Pango. C'è egualmente un'alta varianza nel numero di SNSs che è stato identificato in ogni stirpe di Pango.

L'analisi di SNSs negli stirpi di Pango infine ha portato alla conclusione che sono insufficienti come metodo per classificare ogni stirpe di Pango. Di conseguenza, i ricercatori dello studio corrente si sono girati verso CSHs.

Sebbene una maggioranza di CSHs sia unica ad uno stirpe di Pango, altri saranno divisi fra gli stirpi multipli. Di conseguenza, i ricercatori hanno creato il concetto “di un insieme di stirpe,„ che descrive un insieme degli stirpi che dividono lo stesso CSH.

Ogni insieme di stirpe deve essere progettato facendo uso di CSHs che è definito con una soglia di frequenza di mutazione (x) che è più bassa di 100%. Infine, questo approccio è più facile al vicario ed interpreta rispetto a quando SNSs da solo è usato.

Tracci mostrare il numero delle mutazioni nel CSH per uno stirpe dato in funzione della soglia di frequenza di mutazione (x) usata per definire il CSH. Gli stirpi indicati sono quelli che contengono le sequenze designate >20 con le sequenze di nucleotide della punta e le mutazioni complete della punta >5. Gli stirpi che corrispondono quattro al main VOCs sono colorati determinato, mentre tutti gli altri stirpi inclusi sono indicati nel verde.

Conclusioni

I ricercatori hanno scritto ad uno script basato a pitone che può produrre le assegnazioni stabilite di stirpe basate su un modello su ordinazione del pangoLEARN preparato sulle sequenze della punta. Questa piattaforma elimina tutta l'informazione contrastante potenziale che sorgerebbe altrimenti quando soltanto SNSs è utilizzato. Questo strumento è a disposizione corrente libero e del pubblico a https://github.com/aineniamh/hedgehog.

“, Quindi, abbiamo messo a punto un sistema da cui le sequenze solo punta possono essere designate “ad uno stirpe fissato„ che contiene tutti stirpi di Pango coerenti con il CSH) di quella sequenza.„

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:
Dr. Ramya Dwivedi

Written by

Dr. Ramya Dwivedi

Ramya has a Ph.D. in Biotechnology from the National Chemical Laboratories (CSIR-NCL), in Pune. Her work consisted of functionalizing nanoparticles with different molecules of biological interest, studying the reaction system and establishing useful applications.

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