Существующие уровни молекулярной дисперсии гаплотипов гена рецептора интерферона-альфа-бета у ортопоксвирусов

В недавнем исследовании, опубликованном на сайте bioRxiv *, исследователи провели анализ молекулярной дисперсии (AMOVA) в 59 гаплотипах гена рецептора интерферона (IFN)-альфа (α)/бета (β) (IFNAR), исходящего от оспы обезьян (MPX). вирус (MPXV), вирус оспы верблюдов, вирус буйволиной оспы, вирус эктромелии, вирус коровьей оспы, вирус оспы кроликов, вирус натуральной оспы (VARV) и вирус коровьей оспы.

Фон

Со временем ортопоксвирусы приобрели эволюционные характеристики для адаптации и ограничения иммунологических реакций хозяина. Стратегии уклонения от иммунитета, используемые вирусами, могут повлиять на вакцинацию против оспы посредством механизмов, которые ослабляют эффекторные действия противовирусного ингибирования и придают иммунорегуляторные свойства.

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи выполнили анализ молекулярной дисперсии с использованием 59 гаплотипов гена IFNAR, полученных из базы данных NCBI (национального информационного центра биотехнологии), чтобы улучшить понимание эволюционных аспектов гена IFN и его вероятного поведения в MPX.

Гаплотипы генов IFNAR MPXV, вируса оспы верблюдов, вируса коровьей оспы, вируса оспы кроликов, вируса эктромелии, VARV и вируса коровьей оспы были извлечены из базы данных NCBI 6 августа 2022 г. Вирусные последовательности были проанализированы с использованием генетического структурного анализа для оценки молекулярных дисперсия, гаплотипическое разнообразие, генетическое несоответствие, несовместимость, генетическая дистанция, демографическая и пространственная экспансия, молекулярное разнообразие и время эволюционной дивергенции.

Спектральные аналитические тесты (SFS) были проведены для оценки демографических параметров частотного спектра, а также проведен анализ моделирования. Индексы молекулярного разнообразия рассчитывали на основе различий последовательностей, а тета-оценщики использовали для оценки гомозиготности на основе баланса между мутациями и генетическим дрейфом.

Метод Джукса и Сингера использовали для оценки различий гаплотипов, а методы Кимуры и Тамуры — для оценки частот гаплотипов. Для оценки нуклеотидных различий в гаплотипах и скорости транзиций, трансверсий и инсерционно-делеционных мутаций использовали метод Таджима и Нея. Дерево минимальной остовной сети (MSN) использовалось для расчета расстояний между операционными таксономическими единицами (OTU) парных матриц расстояний гаплотипов.

Моделирование максимальной вероятности использовалось для реконструкции гаметической фазы мультилокальных генотипов, и был проведен анализ молекулярной дисперсии локуса за локусом. Были проведены тесты на нейтральность, такие как тест на гомозиготность Юэнса-Уоттерсона, тест Юэнса-Уоттерсона-Слаткина, тест селективной нейтральности Tajima и тест селективной нейтральности FS FU.

Полученные результаты

Было обнаружено восемь отличительных групп ортопоксвирусов с вариациями и разной степенью структурирования, обычно больше (с большим количеством инсерционно-делеционных мутаций) для вируса коровьей оспы. Тесты Tajima и FS FU показали расхождения между оценками π и φ, что свидетельствует об отсутствии расширения популяции всех вирусов, кроме вируса коровьей оспы.

High genomic divergence due to mutations and extensive structuring was observed among five groups (cowpox, camelpox, MPX, variola, and vaccinia) which could be due to intermediate haplotype loss among generations, probably associated with gene flow absence. The structuring levels indicated a discontinuous genetic divergence pattern between the studied groups, considering the potential existence of several stages of mutations, particularly in cowpox.

IFNAR gene mutations in the five groups were highly fixed (FST value 76%) based on genetic drift and the founding effect accompanying the behavior of intermediate haplotype loss and/or dispersion among viral generations. The genetic distance values were indicative of a continuous high divergence pattern for the study groups.

Кроме того, различия между 59 гаплотипами отражались высоким числом межгаплотипических вариаций и иерархий по всем компонентам ковариации: меж- и внутриразличиями на групповом и индивидуальном уровнях. Анализы AMOVA и генетического расстояния показали значительные результаты для протестированных групп вирусов с компонентами межгрупповой и внутригрупповой изменчивости 25% и 8% соответственно, что свидетельствует о высокой эволюционной дивергенции между группами. Значимого сходства во времени генетической эволюционной дивергенции между всеми популяциями обнаружено не было.

Тета-оценки не продемонстрировали единообразия в результатах для всех методов, что указывает на отсутствие сохранения IFNAR среди изученных вирусов. Полиморфизмы гаплотипов обозначали большие вариации (молчащие и быстрые мутации) и генетическое разнообразие продуктов белков изученных ортопоксвирусов, что усложняло разработку молекулярных мишеней для разработки лекарств и вакцин. Полученные данные показали, что ген IFNAR не может эффективно подавлять вирусные инфекции.

Меньшее молекулярное разнообразие наблюдалось для вируса эктромелии, вируса кроличьей оспы и вируса буйволиной оспы. Анализы вариаций тау и несовместимости показали значительное расхождение, особенно между группами MPXV, вируса коровьей оспы и вируса оспы верблюдов, исходя из размера предковой популяции и непостоянной скорости мутаций.

Вывод

В целом, результаты исследования показали высокое разнообразие гаплотипов с повышенным количеством инсерционных и делеционных мутаций, трансверсий и транзиций для пяти вирусных групп с маргинальной экспансией вирусных популяций. Оценщики указали на отсутствие сохранения гена IFNAR (и его белкового продукта) среди вирусов, что лежит в основе использования терапии на основе нейтрализующих антител и разработки новых лекарств, которые могут функционировать в качестве эффективных адъювантов для гена IFNAR.

*Важное замечание

bioRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются экспертами и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, направляющие клиническую практику/поведение, связанное со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.