Разнообразие в геномах коронавируса возникло еще в марте

Команда из Бангладеш охарактеризовала варианты в геномах SARS-CoV-2 из штаммов, собранных по всему миру до 30 марта. Это часть их исследований по поиску изменений в геноме коронавируса, способных так или иначе влиять на распространение COVID-19. Статья опубликована в Scientific Reports.

Изображение:

Разнообразие аминокислотного состава S-белка коронавируса. Вверху — аминокислотный состав, внизу — консервативные (красный) и вариабельные (желтый) аминокислоты.

Credit:

Scientific Reports, 2020, 10, 14004, DOI:  10.1038/s41598-020-70812-6 | CC 4.0

Исследователи применили метод множественного выравнивания последовательностей под названием MEGA для поиска различий в 2492 полных или почти полных последовательностях генома SARS-CoV-2 из базы данных GISAID, полученные к концу марта от пациентов из 58 стран разных континентов. Они обнаружили 1516 однонуклеотидных вариантов в геноме SARS-CoV-2 в кодирующих белки или некодирующих участках генома. Соотношение синонимичных и несинонимичных мутаций (приводящих и не приводящих к замене аминокислоты) — 2,5: 1.

В структурных белках было найдено 382 мутации, в том числе 183, 34, 17 и 148 мутаций в белках S, M, E и N соответственно. Отдельно были рассмотрены мутации, приводящие к заменам аминокислот. Таких замен в разных положениях белков SARS-CoV-2 было выявлено 744, в том числе 228 аминокислот в структурных белках: 120, 15, 11 и 82 в S, M, E и N, соответственно. Это говорит о том, что уже в первые месяцы пандемии белки коронавируса стали разнообразными. Авторы подчеркнули, что замены в структурных белках могут быть «иммунологически важными».

Особое внимание привлекает S-белок коронавируса и его рецептор-связывающий домен (RBD), непосредственно взаимодействующий с рецептором человеческой клетки. Чтобы понять, насколько часты замены в том или ином белке коронавируса, надо учесть их размеры (S —1274 аминокислоты, M — 223, E — 76, N — 419), таким образом, большое число замен в S-белке не означает, что он более подвержен мутациям. Важно также положение мутаций. Так, в участках геномов со всего миира, кодирующих RBD S-белка (аминокислотные остатки 331–524) были обнаружены замены 11 аминокислот. При этом аминокислоты RBD, вовлеченные в связывание с рецептором или во взаимодействия с нейтрализующими вирус антителами, оказались консервативными и мутациями затронуты не были, за исключением одной замены лизина на аргинин в изоляте из Шанхая. Авторы также обнаружили ряд делеций, в том числе затрагивающие S-белок.

В целом частота замен, влияющих на последовательность белка, относительно общего числа замен, была самой высокой в европейских изолятах (43.07%); в азиатских — 38.09%, в североамериканских — 29.64%. Только шесть замен аминокислот (R203K, G204R, G251V, L3606F, P4714L и знаменитая D614G, которая, по-видимому, способствует распространению вируса, но не повышает тяжесть заболевания), то есть менее процента от всех найденных, присутствовали на всех шести континентах. Авторы попытались найти связь между регионально ограниченными заменами и климатическими условиями в том или ином регионе, предполагая, что эти условия могут влиять на дивергенцию вируса, а также между уровнем смертности и генетическими особенностями, вируса, хотя отметили, что исследование ограничено данными, доступными на момент анализа.

В заключении авторы призвали к дополнительным исследованиям генетической изменчивости, существующей в SARS-CoV-2, предполагая, что «исследования должны быть сосредоточены на валидации структур и фенотипических последствий делеций и/или замен в динамике передачи текущих эпидемий и непосредственных применениях этих геномных маркеров для разработки потенциальных средств профилактики и смягчения последствий пандемии COVID-19 ».

Геномы вируса исследовали и многие другие группы, в том числе команда Nextstrain, для отслеживания путей распространения вируса. В статье, недавно опубликованной в The Lancet, исследователи из Сингапура представили данные почти 300 человек с подтвержденной инфекцией SARS-CoV-2 из исследования PROTECT, в котором раскрыли предполагаемые связи между более легкими случаями COVID-19 и версиями SARS- CoV-2 с делецией в открытой рамке считывания ORF8. Надо отметить, что мутаций, кардинально изменяющих те или иные эпидемиологически важные свойства нового коронавируса, до сих пор не обнаружено, хотя опасений по этому поводу с самого начало было много.

Источник

Islam, M.R., et al. // Genome-wide analysis of SARS-CoV-2 virus strains circulating worldwide implicates heterogeneity. // Scientific Reports, 2020, 10, 14004, DOI:  10.1038/s41598-020-70812-6

Добавить в избранное

Вам будет интересно