Estudio comparativo de SARS, MERS, BAT-SARS y SARS-CoV-2


Los científicos han descubierto que varios virus que pertenecen a la familia Coronaviridae pueden infectar a una amplia gama de huéspedes, incluidos aves, humanos y otros mamíferos. Estos virus son virus de ARN monocatenario de sentido positivo cuyo tamaño varía entre 27 y 32 kb. Se dividen en cuatro categorías, a saber, alfa, beta, delta y gamma.

Síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2), el agente causal de la pandemia actual de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19), y se identificó por primera vez en la provincia china de Wuhan en diciembre de 2019. Debido a su alta infectividad y tasa de mortalidad, la Organización Mundial de la Salud anunció que COVID-19 sería una pandemia el 11 de marzo de 2020.

A medida que los virus experimentan una mutación genómica, es de suma importancia identificar el sitio de la mutación para el desarrollo de la vacuna. Se han realizado varios análisis basados ​​en árboles filogenéticos para comprender la relación evolutiva del SARS-CoV-2 con otros coronavirus beta. Un estudio anterior construyó un árbol filogenético y reveló que la secuencia genómica de SARS-CoV-2 es 88% idéntica a BAT-CoV. En otro estudio, los científicos aislaron alrededor de 70 secuencias genómicas del SARS-CoV-2 de pacientes con COVID-19 y estudiaron el gen de la glicoproteína de pico. Este estudio también informó que el virus BetaCoV-bat-Yunnan-RaTG13-2013 es casi idéntico al SARS-CoV-2.

Aunque se dispone de un estudio comparativo sobre las secuencias genómicas de SARS-CoV, MERS-CoV y SARS-CoV-2, existe una brecha en la investigación con respecto a la comparación entre cuatro tipos de coronavirus, a saber, SARS-CoV , MERS-CoV, BAT-CoV y SARS-CoV-2. Un nuevo estudio, que se ocupa de la comparación genómica entre la secuencia de los cuatro tipos de coronavirus antes mencionados, se ha publicado en el Revista de virología médica. Este estudio utilizó múltiples marcadores genéticos, incluidos los polimorfismos de un solo nucleótido (SNP), la filogenia de la secuencia del genoma completo, las mutaciones en proteínas y los microsatélites. Estos se compararon con la secuencia genómica de referencia del SARS-CoV-2 que se conoce como la cepa de Wuhan (Wuhan-Wu-I). Todas las secuencias se obtuvieron del NCBI Genbank.

Estudio: Análisis completo comparativo genómico y microsatélite de coronavirus SARS, MERS, BAT-SARS y COVID-19.  Haber de imagen: Dana. S / Shutterstock

Las secuencias de SARS-CoV, MERS-CoV y SARS-CoV-2 se obtuvieron de Homo sapiens (anfitrión), mientras que las secuencias BAT-CoV se obtuvieron de ocho tipos diferentes de murciélagos. Los resultados de este estudio se describen a continuación.

Análisis filogenético

Para análisis filogenético de las diferentes secuencias de coronavirus, se utilizó un enfoque de máxima verosimilitud con 1000 valores de arranque. El análisis filogenético reveló diferentes linajes de coronavirus. Todo el análisis filogenético basado en el genoma ha demostrado que MERS-CoV pertenece a especies exóticas, mientras que las otras tres se clasificaron como especies endogrupales. Dentro del endogrupo, se encontraron dos linajes, a saber, un linaje que consta de SARS-CoV-2 y otro que consta de SARS-CoV y BAT-CoV. Las ramas del árbol filogenético indicaron que el SARS-CoV se había separado muy temprano del BAT-CoV. El árbol también reveló una divergencia independiente de SARS-CoV-2 de BAT-CoV. La filogenia también mostró que el SARS-CoV-2 está más estrechamente relacionado con BAT-CoV y SARS-CoV que el MERS-CoV. Se utilizó el software Simplot para visualizar la gráfica de similitud entre las cuatro especies seleccionadas. Reveló alrededor del 98% de homología de BAT-CoV con la secuencia de referencia, es decir, la tinción de Wuhan de SARS-CoV-2. Sin embargo, se obtuvo un 92% de similitud entre el SARS-CoV y la secuencia de referencia, y un 58% de similitud entre MERS-CoV y la cepa de Wuhan.

Análisis de variantes genéticas

Un análisis basado en variantes mostró que el genoma MERS-CoV difería de la cepa de referencia de Wuhan en 134,21 sitios, el genoma BAT-CoV difirió en 136,72 sitios, el genoma del SARS-CoV difirió en 26,64 sitios y el genoma del SARS-CoV-2 difirieron en 0,66 sitios. Además, el estudio actual también reveló que la probabilidad de mutaciones en los sitios sin sentido de MERS-CoV y SARS-CoV-2 es mayor en comparación con el SARS-CoV y BAT-CoV. Esto se debe al número reducido de variaciones de sentido erróneo en el SARS-CoV y BAT-CoV, que se ha producido debido a la presión de selección en los sitios de sentido erróneo.

El número de mutaciones en el Proteína de pico (S), se calcularon la proteína de la envoltura (E), la proteína de membrana (M), la proteína de la nucleocápside (N) y las proteínas estructurales. Los SNP se filtraron de las regiones de genes S, M, E y N mediante una secuencia de comandos de Python. Los genes S, M, E y N revelaron la presencia de un número variado de SNP. Se utilizó la herramienta en línea Multialin para detectar las similitudes entre cuatro coronavirus seleccionados para el estudio actual.

Análisis de microsatélites

El análisis de microsatélites se utiliza para determinar las secuencias repetitivas en el genoma. Estas secuencias tienen un impacto significativo en la aparición de las enfermedades y su evolución. En este estudio, el análisis de microsatélites se realizó utilizando las herramientas en línea IMEX (Extractor de microsatélites imperfectos) y FMSD (Descubrimiento rápido de microsatélites). No se encontró presencia significativa de microsatélites usando IMEX. Sin embargo, FMSD reveló la presencia de más microsatélites en MERS-CoV. El genoma del SARS-CoV-2 mostró la presencia de la mayor incidencia de microsatélites compuestos.

En resumen, el análisis del árbol filogenético mostró que el SARS-CoV-2 está estrechamente relacionado con BAT-CoV, y su segundo pariente más cercano es el SARS-CoV. Todas las cepas de MERS-CoV mostraron una relación distal con el SARS-CoV-2. En el análisis de variantes genéticas, se encontraron más mutaciones en MERS-CoV en comparación con SARS-CoV y BAT-CoV. El análisis filogenético, el estudio de la variación genética, la secuencia múltiple y el análisis de microsatélites, mostró que el murciélago es el anfitrión nativo del SARS-CoV-2. Además, también concluyó que BAT-CoV está estrechamente relacionado con el SARS-CoV-2. Existe la posibilidad de la presencia de un huésped intermedio para iniciar la transmisión de COVID-19 de BAT a los humanos. Sin embargo, se requiere más investigación para validar esta suposición. La herramienta FMSD reveló que el SARS-CoV está más estrechamente asociado con el SARS-CoV-2 que con BAT-CoV.

Referencia de la revista:

  • Rehman, AH et al. (2021). Análisis completo comparativo genómico y microsatélite de coronavirus SARS, MERS, BAT-SARS y COVID-19. Revista de virología médica, https://doi.org/10.1002/jmv.26974, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jmv.26974

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