Tung Phan

Отдел клинической микробиологии, университет Питтсбурга и медицинский центр университета Питтсбурга, Питтсбург, Пенсильвания, США

Информация о статье

Ключевые слова:

Коронавирус, SARS-CoV-2, мутации, геномное разнообразие

Аннотация

COVID-19 — вирусное респираторное заболевание, вызванное новым коронавирусом под названием SARS-CoV-2. Всемирная организация здравоохранения объявила вспышку SARS-CoV-2 глобальной чрезвычайной ситуацией в области общественного здравоохранения. Мы провели генетический анализ 86 полных или почти полных геномов SARS-CoV-2 и выявили множество мутаций и делеций в кодирующих и некодирующих областях. Эти наблюдения предоставляют данные о генетическом разнообразии и быстрой эволюции этого нового коронавируса.

1. Исследование

Новый коронавирус SARS-CoV-2 распространяется по всему миру. С тех пор, как вирус появился на китайском оптовом рынке морепродуктов в конце прошлого года (Zhu et al., 2019), число случаев заражения стало стремительно возрастать (Velavan and Meyer, 2020). Подтвердилась передача SARS-CoV-2 от человека к человеку (Nishiura et al., 2020). Вирус был обнаружен в бронхоальвеолярном лаваже (Zhu et al., 2019), мокроте (Lin et al., 2020), слюне (K.K. To et al., 2020), в горле (Bastola et al., 2020) и в мазках из носоглотки (To et al., 2020).

Нуклеотидная замена, предположительно, является одним из наиболее важных механизмов эволюции вируса в природе (Lauring and Andino, 2010). Быстрое распространение SARS-CoV-2 поднимает интригующий вопрос, обусловлена ли его эволюция мутациями. Чтобы оценить генетическую изменчивость, были исследованы 86 полных или почти полных геномов SARS-CoV-2, предоставленных GISAID [https://www.gisaid.org/]. Эти штаммы SARS-CoV-2 были обнаружены  у инфицированных пациентов из Китая (50), США (11), Австралии (5), Японии (5), Франции (4), Сингапура (3), Англии (2), Тайваня (2), Южной Кореи (1), Бельгии (1), Германии (1) и Вьетнама (1). Парное выравнивание нуклеотидных последовательностей проводилось с помощью ClustalX2 (Saitou and Nei, 1987), а последовательность штамма China/WHU01/2020/EPI_ISL_406716 использовалась в качестве эталонного генома.

Как и у других бета-коронавирусов, геном SARS-CoV-2 имеет длинный полипротеин ORF1ab на 5'-конце, за которым следуют четыре основных структурных белка, в том числе гликопротеин шиповидных отростков, белок оболочки, матриксный белок и нуклеокапсидный белок (Phan, 2020). Проведенный нами генетический анализ выявил три делеции в геномах SARSCoV-2 из Японии (Айти), США (Висконсин) и Австралии (Виктория), как показано на рис. 1. Две делеции (три нуклеотида и 24 нуклеотида) были обнаружены в полипротеине ORF1ab, и одна делеция (десять нуклеотидов) находилась в 3'-конце генома.

Интересно, что наше выравнивание нуклеотидной последовательности также выявило 93 мутации по всему геному SARS-CoV-2 (Таблица 1). Сорок две миссенс-мутации были выявлены во всех основных неструктурных и структурных белках, кроме белка оболочки. Двадцать девять миссенс-мутаций были обнаружены в полипротеине ORF1ab, восемь в гликопротеине шиповидных отростков, одна в матриксном белке и четыре в нуклеокапсидном белке. Следует отметить, что три мутации (D354, Y364 и F367) были обнаружены в рецептор-связывающей области гликопротеина шиповидных отростков. Гликопротеин шиповидных отростков играет первостепенную роль в связывании с рецепторами клетки-хозяина и определяет тропизм хозяина (Fung and Liu, 2019). Он также является главной мишенью нейтрализующих антител (Yu et al., 2020). Мутации в гликопротеине шиповидных отростков могли вызвать в нем конформационные изменения, которые, вероятно, привели к изменчивости антигенных свойств.

На сегодняшний день исследование локализации аминокислот, участвующих в конформационных изменениях структуры гликопротеина шиповидных отростков SARS-CoV-2, недоступно. Идентификация этих аминокислот очень важна и должна быть проведена в дальнейших исследованиях.

Рис.1. Геномная организация SARS-CoV-2 и парное выравнивание нуклеотидных последовательностей, показывающее делеции в полипротеине ORF1ab и на 3'-конце генома.

Благодарность

Мы благодарим за поддержку отдел клинической микробиологии медицинского центра университета Питтсбурга[1] .

Декларация о конфликте интересов

Автор заявляет, что не имеет конкурирующих финансовых интересов.

Литература

Bastola, A., Sah, R., Rodriguez-Morales, A.J., Lal, B.K., Jha, R., Ojha, H.C., Shrestha, B., Chu, D.K.W., Poon, L.L.M., Costello, A., Morita, K., Pandey, B.D., 2020. The first 2019 novel coronavirus case in Nepal. Lancet Infect. Dis (pii: S1473-3099(20)300670), (in press), [Epub ahead of print].

Fung, T.S., Liu, D.X., 2019. Human coronavirus: host-pathogen interaction. Annu. Rev.Microbiol. 73, 529–557.

To, Tsang, O.T., Chik-Yan, C.Y., Chan, K.H., Wu, T.C., Chan, J.M.C., Leung, W.S., Chik, T.S., Choi, C.Y., Kandamby, D.H., Lung, D.C., Tam, A.R., Poon, R.W., Fung, A.Y., Hung, I.F., Cheng, V.C., Chan, J.F., Yuen, K.Y., 2020. Consistent detection of 2019 novel coronavirus in saliva. Clin. Infect. Dis. https://doi.org/10.1093/cid/ciaa149. (pii: ciaa149).

Lauring, A.S., Andino, R., 2010. Quasispecies theory and the behavior of RNA viruses.PLoS Pathog. 6, e1001005. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1001005.

Lin, X., Gong, Z., Xiao, Z., Xiong, J., Fan, B., Liu, J., 2020. Novel coronavirus pneumonia outbreak in 2019: Computed tomographic findings in two cases. Korean J. Radiol. https://doi.org/10.3348/kjr.2020.0078.

Nishiura, H., Linton, N.M., Akhmetzhanov, A.R., 2020. Initial cluster of novel coronavirus (2019-nCoV) infections in Wuhan, China is consistent with substantial human-to-human transmission. J. Clin. Med. 9https://doi.org/10.3390/jcm9020488. pii: E488.

Phan, T., 2020. Novel coronavirus: from discovery to clinical diagnostics. Infect. Genet.Evol. 79, 104211.

Saitou, N., Nei, M., 1987. The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. Mol. Biol. Evol. 4, 406–425.

Velavan, T.P., Meyer, C.G., 2020. The Covid-19 epidemic. Tropical Med. Int. Health.https://doi.org/10.1111/tmi.13383.

Yu, F., Du, L., Ojcius, D.M., Pan, C., Jiang, S., 2020. Measures for diagnosing and treating infections by a novel coronavirus responsible for a pneumonia outbreak originating in Wuhan, China. Microbes Infect. https://doi.org/10.1016/j.micinf.2020.01.003. pii: S1286-4579(20)300253.

Zhu, N., Zhang, D., Wang, W., Li, X., Yang, B., Song, J., Zhao, X., Huang, B., Shi, W., Lu, R., Niu, P., Zhan, F., Ma, X., Wang, D., Xu, W., Wu, G., Gao, G.F., Tan, W., Investigating, China Novel Coronavirus, 2019. Research Team. A novel coronavirus from patients with pneumonia in China. N. Engl. J. Med. 2020. https://doi.org/10. 1056/NEJMoa2001017.

Для корреспонденции:  [email protected].

https://doi.org/10.1016/j.meegid.2020.104260 Получено 17 февраля 2020; принято 20 февраля 2020

Доступно онлайн 21 февраля 2020 

1567-1348/ © 2020 Elsevier B.V. Все права защищены

Медицинского центра Университета Питтсбурга

Вы нашли ответ?