Selección natural y adaptación del SARS-CoV-2 en mamíferos


Investigadores de la Universidad de Medicina de Hubei, China, han analizado varias mutaciones en diferentes variantes del coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo severo (SARS-CoV-2) de especies de mamíferos que sugieren que la selección natural y la adaptación del huésped están ocurriendo en el virus.

Una versión preimpresa del trabajo de investigación está disponible para leer en su totalidad en el bioRxiv*servidor.

Estudio: Las sustituciones y el uso de codones en el SARS-CoV-2 en mamíferos indican la selección natural y la adaptación del hospedador.  Haber de imagen: Dana. S / Shutterstock

Contexto

El SARS-CoV-2 es el agente causante de la pandemia del coronavirus 2019 (COVID-19), que sigue siendo una crisis mundial.

Si bien el virus puede transmitirse fácilmente de un huésped a otro, también se han observado múltiples casos de transmisión de persona a animal y de animal a humano.

Se ha observado o sospechado que una amplia gama de animales son susceptibles al virus. Los gatos, perros, leones, tigres, gorilas, leopardos de las nieves, venado de cola blanca, hurones y visones dieron positivo por haber adquirido el SARS-CoV-2.

En particular, se informó que el visón en las granjas de los Países Bajos contraía el virus de los humanos, pero luego también transmitía el virus tanto al visón como a los humanos.

Por lo tanto, mantener la propagación del virus bajo control es esencial para prevenir brotes locales tanto en poblaciones de animales salvajes como en cautiverio. Reconocer las mutaciones que adquieren las cepas variantes del SARS-CoV-2 en diferentes especies animales también es crucial para lograr este objetivo.

El estudio

El profesor Long Liu, de la Universidad de Medicina de Hubei, y sus colegas analizaron múltiples variantes del SARS-CoV-2 que se encuentran en diferentes especies de mamíferos y las compararon con la cepa del virus circulante “Wuhan” inicial durante la primera ola de la pandemia.

El equipo utilizó secuencias del genoma del SARS-CoV-2 de humanos, gatos, perros, tigres, leones, hurones y visones.

Estas secuencias se utilizaron para construir un árbol filogenético para inferir la historia evolutiva de los genomas virales. Luego, los investigadores utilizaron un servidor de evolución adaptativa (Datamonkey) para identificar las ramas donde el virus había estado bajo presión selectiva.

Después de esto, Liu y sus colegas utilizaron el índice de adaptación de codones (CAI) para evaluar la variedad de mutaciones entre las diferentes variantes.

El SARS-CoV-2 se une a la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2), una enzima ubicada en el exterior de (principalmente) las células respiratorias, para acceder a la célula. Los investigadores recrearon las estructuras de ACE2 humano y el complejo cristalino de SARS-CoV-2 para modelar la eficiencia de unión entre variantes. También se construyeron y utilizaron en el análisis estructuras de visón ACE2 y la espiga viral de visón.

Resultados

Los investigadores encontraron que el SARS-CoV-2 del grupo de mink cluster tenía más mutaciones de sustitución en comparación con la cepa de referencia.

Las sustituciones de citidina en visón-CoV representan casi el 50% de las sustituciones, mientras que en otros animales, la citidina representa sólo el 30% de las sustituciones ”, dicen los autores,“ La sustitución de adenina en SARS-CoV-2 en otros animales es tres veces mayor que en mink-CoV “.

Las mutaciones de citidina a uracilo ocurrieron más del 40% de las veces y 8 veces más que las mutaciones del reverso. La sustitución de adenina y guanina también fue 3 veces mayor en mutaciones no sinónimas que en mutaciones sinónimas.

También se observaron mutaciones notables y convergentes en el proteína de pico de las variantes de visón SARS-CoV-2. Se observaron variaciones en la proteína de pico en todas las variantes para las especies animales de la cepa de referencia, D614G y A222V, que se encuentran con mayor frecuencia. Los investigadores encontraron que estos sitios, así como los sitios 262 y 439, estaban expuestos a una fuerte presión selectiva positiva, mientras que otros sitios (294, 413, 1018 y 1100) fueron seleccionados negativamente.

Análisis de composición y sustitución de SARS-CoV-2 aislado de animales.  (A) La entropía evolutiva de sitios específicos en el genoma del SARS-CoV-2 en todas las secuencias de GISAID el 1 de febrero de 2021. (B) Los animales reportados infectados con SARS-CoV-2 y la ruta de transmisión definida de humano a animal .  (C) Árbol filogenético utilizando el método de máxima verosimilitud y el modelo de Tamura-Nei realizado por MEGA-X.  El árbol se proporcionó con 500 bootstraps.  (D) Las proporciones de sustituciones de uracilo, guanina, timina y citidina (no sinónimas) en visones SARS-CoV-2 y otros animales se contaron por separado.  (E) Cambios de pares de bases observados en los genomas de visón SARS-CoV-2.  Todas las transiciones y transversiones se registraron y analizaron (consulte la Tabla complementaria S2).  (F) Se contaron y analizaron las sustituciones sinónimas y no sinónimas de visón-CoV.  (G) Las proporciones relativas de todas las transiciones y transversiones se analizaron por separado.

Análisis de composición y sustitución de SARS-CoV-2 aislado de animales. (A) La entropía evolutiva de sitios específicos en el genoma del SARS-CoV-2 en todas las secuencias de GISAID el 1 de febrero de 2021. (B) Los animales reportados infectados con SARS-CoV-2 y la ruta de transmisión definida de humano a animal . (C) Árbol filogenético utilizando el método de máxima verosimilitud y el modelo de Tamura-Nei realizado por MEGA-X. El árbol se proporcionó con 500 bootstraps. (D) Las proporciones de sustituciones de uracilo, guanina, timina y citidina (no sinónimas) en visones SARS-CoV-2 y otros animales se contaron por separado. (E) Cambios de pares de bases observados en los genomas de visón SARS-CoV-2. Todas las transiciones y transversiones se registraron y analizaron (consulte la Tabla complementaria S2). (F) Se contaron y analizaron las sustituciones sinónimas y no sinónimas de visón-CoV. (G) Las proporciones relativas de todas las transiciones y transversiones se analizaron por separado.

Para determinar la optimización del SARS-CoV-2 en los hospedadores, los investigadores calcularon el CAI promedio de la región del pico y el genoma completo del virus. Las puntuaciones de CAI más altas corresponden a una mayor optimización del host; estos puntajes fueron más bajos (en comparación con los humanos) en pangolines, gatos, perros, tigres y leones, pero más altos en huéspedes murciélagos.

Mink SARS-CoV-2 mostró además una mayor preferencia por el visón ACE2 sobre el ACE2 humano, luego de la mutación en el sitio 453 de Y453 (encontrado en humanos) a F453.

Observaciones finales

Se sospecha que el SARS-CoV-2 tuvo un origen zoonótico, ya sea de murciélago o pangolín coronavirus. Su disposición a saltar huéspedes intraespecies debería ser motivo de gran preocupación.

La profesora Liu y su equipo han identificado evidencia de selección natural y adaptación del huésped en el SARS-CoV-2 en el visón, con una gran cantidad de variaciones también encontradas entre otros huéspedes mamíferos. Por lo tanto, comprender estas mutaciones y las presiones selectivas que las impulsan es fundamental para evitar que surjan brotes ecológicos o nuevas variantes del virus.

*Noticia importante

bioRxiv publica informes científicos preliminares que no son revisados ​​por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, guiar la práctica clínica / comportamiento relacionado con la salud o tratarse como información establecida.

.



Source link