Toàn bộ bộ gen phục hồi
Giám sát bộ gen của SARS-CoV-2 phát hiện ra một biến thể xóa NSP1 điều chỉnh phản ứng interferon loại I
Nanopore | Illumina | Toàn bộ bộ gen tái hợp | metagenomics | RNA-seq | Sanger
Biomarker Technologies cung cấp hỗ trợ kỹ thuật về trình tự mẫu trong nghiên cứu này.
Điểm nổi bật
1.SARS-COV-2 Trình tự bộ gen và phân tích phylegetic xác định 35 đột biến tái phát bao gồm 31 SNP và 4 indel.
2. Giao tiếp với 117 kiểu hình lâm sàng cho thấy có khả năng
đột biến quan trọng.
∆500-532 trong vùng mã hóa NSP1 tương quan với virus thấp hơn
3. Tải và huyết thanh IFN-.
4.Virus phân lập với đột biến ∆500-532 gây ra IFN-I thấp hơn
Phản ứng trong các tế bào bị nhiễm bệnh.
Thiết kế thử nghiệm
Thành tích
1. Giám sát dịch tễ học và bộ gen của Covid-19
Dữ liệu lâm sàng được thu thập ở tỉnh Tứ Xuyên, Trung Quốc trong suốt thời gian bùng phát từ ngày 22 tháng 1 năm 2020 đến ngày 20 tháng 2 năm 2020. Tổng cộng có 538 trường hợp Covid-19 được xác nhận bởi các xét nghiệm qPCR ở Tứ Xuyên, 28,8% trong số đó thủ đô. Các trường hợp được xác nhận ở Tứ Xuyên tăng theo cấp số nhân, đạt đỉnh vào ngày 30 tháng 1. Ngoài ra, dữ liệu hỗ trợ rằng sự xa cách xã hội có thể là một yếu tố chính trong việc ngăn chặn sự lây lan của virus.
Hình 1. Nghiên cứu dịch tễ học của Covid-19 ở tỉnh Tứ Xuyên, Trung Quốc
2. Xây dựng bộ gen và biến thể của SARS-CoV-2
Với khuếch đại PCR đa kênh theo sau là trình tự nanopore, tổng cộng 310 bộ gen gần hoặc một phần hoàn chỉnh từ 248 bệnh nhân được tạo ra với khoảng. 80% bộ gen được bao phủ bởi 10 lần đọc (độ sâu trung bình: 0,39 m đọc cho mỗi mẫu).
Hình 2. Tần số của từng biến thể trong đoàn hệ Tứ Xuyên
Tổng cộng có 104 SNP và 18 indel được xác định từ bộ gen SARS-CoV-2, trong đó 31 SNP và 4 indel được xác định là các biến thể di truyền tái phát. Bằng cách so sánh chúng với 169 mẫu từ Wuhan và với 81.391 trình tự bộ gen publich chất lượng cao trong GISAID, 29 trong số 35 biến thể được tìm thấy ở các lục địa khác. Đáng chú ý, bốn biến thể bao gồm ∆500-532, ACC18108AT, ∆729-737 và T13243C, chỉ được tìm thấy ở Tứ Xuyên và Vũ Hán và vắng mặt Hồ sơ du lịch của bệnh nhân.
Phân tích tiến hóa với phương pháp khả năng tối đa (ML) và phương pháp tiếp cận đồng hồ phân tử Bayes đã được xử lý trên 88 bộ gen mới của virus sfrom và 250 bộ gen được quản lý từ các khu vực khác. Bộ gen với ∆500-532 (xóa trong vùng mã hóa NSP1) đã được tìm thấy phân phối thưa thớt trong cây phát sinh gen. Phân tích haplotype trên các biến thể NSP1 đã xác định 5 trong số chúng từ nhiều thành phố. Những kết quả này cho thấy ∆500-532 xảy ra ở nhiều thành phố và có thể được nhập khẩu nhiều lần từ Vũ Hán.
Hình 2. Các biến thể di truyền tái phát và phân tích phát sinh gen trong bộ gen SARS-CoV-2
3. Hiệp hội các biến thể di truyền tái phát với ý nghĩa lâm sàng
117 Kiểu hình lâm sàng có liên quan đến mức độ nghiêm trọng của Covid-19, trong đó 19 kiểu hình liên quan đến nghiêm trọng được phân loại thành các đặc điểm nghiêm trọng và không nặng. Mối quan hệ giữa các đặc điểm này và 35 biến thể di truyền tái phát đã được Viualized trong bản đồ nhiệt hai cụm. Một phân tích làm giàu giống như GSEA cho thấy ∆500-532 có mối tương quan nghịch với ESR, IFN-β andCD3+ CD8+ T tế bào T trong máu. Hơn nữa, các xét nghiệm qPCR chỉ ra rằng bệnh nhân bị nhiễm virus chứa ∆500-532 có giá trị CT cao nhất, tức là tải lượng virus thấp nhất.
Hình 3. Các hiệp hội của 35 biến thể di truyền tái phát với kiểu hình lâm sàng
4. Xác nhận đột biến virus liên quan đến kiểu hình lâm sàng
Để hiểu được ảnh hưởng của ∆500-532 đối với các chức năng NSP1, các tế bào HEK239T đã được thay thế bằng các plasmid biểu thị các dạng dài, WT NSP1 và các dạng đột biến với các dạng xóa. Hồ sơ transcriptome của mỗi tế bào HEK239T được xử lý đã được xử lý để phân tích PCA, cho thấy các đột biến xóa được phân cụm tương đối gần hơn và khác biệt đáng kể so với WT NSP1. Các gen được điều hòa đáng kể ở các đột biến chủ yếu được làm giàu trong quá trình sinh tổng hợp/trao đổi chất peptide peptide, Bio Ribonucleoprotein phức tạp sinh học, protein nhắm mục tiêu vào màng/ER, v.v.
Hình 4. Phân tích phiên mã trên các tế bào HEK239T được chuyển đổi bởi WT NSP1 và với việc xóa
Các ảnh hưởng của việc xóa đối với phản ứng IFN-1 cũng đã được thử nghiệm trong nghiên cứu biểu hiện quá mức. Tất cả các lần xóa được thử nghiệm đã được hiển thị để giảm repsonse IFN-1 trong các tế bào HEK239T và A549 được thay thế ở cả cấp độ phiên mã và mức độ protein. Điều thú vị là, các gen được điều hòa giảm đáng kể trong việc xóa đã được làm phong phú trong phản ứng phòng thủ của người Hồi giáo đối với virus, sự sao chép của bộ gen virus, điều hòa phiên mã bằng phản ứng của RNA polymerase II và phản ứng với interferon loại I.
Hình 5. Quy định xuống các đường dẫn tín hiệu interferon trong đột biến ∆500-532
Trong nghiên cứu này, tác động của việc xóa này đối với virus đã được xác nhận thêm bằng các nghiên cứu nhiễm virus. Virus với một số đột biến nhất định được phân lập từ các mẫu lâm sàng và bị nhiễm vào các tế bào CALU-3. Kết quả chi tiết về nghiên cứu nhiễm virus có thể được đọc trong bài báo.
doi:10.1016/j.chom.2021.01.015
Thẩm quyền giải quyết
Lin J, Tang C, Wei H, et al. Giám sát bộ gen của SARS-CoV-2 phát hiện ra một biến thể xóa NSP1 điều chỉnh phản ứng interferon loại I [J]. Máy chủ tế bào & vi khuẩn, 2021.
Tin tức và điểm nổi bật nhằm mục đích chia sẻ các trường hợp thành công mới nhất với các công nghệ sinh học, nắm bắt các thành tựu khoa học mới cũng như các kỹ thuật nổi bật được áp dụng trong quá trình nghiên cứu.
Thời gian đăng: Tháng 1-06-2022