新冠病毒在早期进化中发生382nt的长片段基因缺失突变

新型冠状病毒肺炎(COVID-19)席卷全球,疫情形势极为严峻,欧洲各国甚至已经出现难以遏制的态势。目前,世界卫生组织已将COVID-19疫情列为国际关注的突发公共卫生事件,并于3月11日将其危害程度定义为全球“大流行”
新型冠状病毒(SARS-CoV-2)作为一种RNA病毒,其基因组具有相当高的突变率。研究SARS-CoV-2的基因组突变,对病毒的溯源、检测和防控等工作具有积极性意义。
近日,杜克-新加坡国立大学医学院的研究人员在生物预印本网站bioRxiv上发表题为:Discovery of a 382-nt deletion during the early evolution of SARS-CoV-2 的研究论文。
此项研究发现了SARS-CoV-2基因组中一个长达382nt的缺失突变,几乎覆盖了整个ORF8的同时还删除了ORF8转录调控序列(TRS),从而增强了下游N端基因的转录,这很可能是SARS-CoV-2适应人类宿主的结果。
迄今为止,SARS-CoV-2基因组被认为比SARS-CoV和MERS-CoV更稳定,但随着SARS-CoV-2在人群中传播和扩散,其基因组发生突变的概率也将越来越大。
在此项研究中,研究人员从新加坡SARS-CoV-2阳性住院患者身上采集到鼻咽拭子,并进行了第二代测序(NGS)分析。NGS数据显示,从多名住院患者中获得的SARS-CoV-2基因组在3’端存在382nt的缺失突变。
为了证实这一研究结果,研究人员设计了缺失区域的侧翼的特异性PCR引物,并进行Sanger测序,再一次证实了这些SARS-CoV-2的基因组在27848至28229处存在缺失突变,因此研究者将其归类为∆382变种。
值得注意的是,除却382nt的缺失突变之外,∆382变种在基因组上与其他SARS-CoV-2无明显区别。对该缺失突变的进一步检测显示,∆382跨越了开放阅读框ORF7b和ORF8,包括ORF8转录调节序列(TRS),消除了ORF8的转录。
ORF8区域被认为是SARSr-CoVs的进化热点,同时ORF8区域已被证明在SARS-CoV的物种间传播、病毒复制效率以及适应人类宿主等方面发挥了重要作用。因此,研究者推测在∆382变种中发生ORF8区域的功能缺失,可能是SARS-CoV-2适应人类宿主的结果
紧接着,研究人员研究了TRS缺失的可能影响,他们计算并比较了野生型(WT)和∆382变种的每个基因每百万转录本的总数(TPM),结果表明WT和∆382变种的TPM水平存在显著差异。与野生型相比,∆382基因在ORF6、ORF7a和N基因中表现出更大的TPM水平,其中ORF8下游的N基因的转录发生较为明显的增强。
总而言之,美国杜克大学的研究人员从新加坡确诊患者中分离到的SARS-CoV-2进行了基因组序列分析,并发现了一个长达382nt的缺失突变,该突变删除了ORF8转录调控序列(TRS),从而增强了下游N端基因的转录。
与此同时,研究人员还表示SARS相关冠状病毒(SARSr-CoVs)的ORF8在病毒适应新宿主中起着重要作用,随着SARS-CoV-2在人类中的持续传播,将会出现更多的缺失变体。后续的研究应当注重∆382变种的表型变化以及该基因组标记物在分子流行病学调查中的应用。
论文链接:https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.03.11.987222v1
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