Tingkat varians molekuler yang ada dalam haplotipe gen reseptor interferon-alfa-beta di Orthopoxviruses
Dalam penelitian terbaru yang diposting ke bioRxiv*, para peneliti melakukan nalysis of molecular variance (AMOVA) pada 59 haplotipe gen interferon (IFN)-alpha (α) /beta (β) receptor (IFNAR), berangkat dari monkeypox (MPX) virus (MPXV), virus camelpox, virus kerbau, virus ectromelia, virus cacar sapi, virus cacar kelinci, virus variola (VARV), dan virus vaccinia.
Latar belakang
Seiring waktu, Orthopoxviruses telah memperoleh
karakteristik evolusioner untuk beradaptasi dan membatasi respons imunologis
inang. Strategi penghindaran kekebalan yang digunakan oleh virus dapat
berdampak pada vaksinasi cacar melalui mekanisme yang melemahkan tindakan
efektor untuk penghambatan antivirus dan memberikan fitur imunoregulasi.
Tentang studi
Dalam penelitian ini, para peneliti melakukan analisis
varians molekuler menggunakan 59 haplotipe gen IFNAR yang diperoleh dari
database NCBI (national biotechnology information center) untuk meningkatkan
pemahaman tentang aspek evolusi gen IFN dan kemungkinan perilakunya di MPX.
Haplotipe gen IFNAR MPXV, virus camelpox, virus kerbau,
virus cacar sapi, virus cacar kelinci, virus ectromelia, VARV, dan virus vaccinia
diambil dari database NCBI pada 6 Agustus 2022. Urutan virus dianalisis
menggunakan analisis struktural genetik untuk mengevaluasi molekuler varians,
keragaman haplotipik, ketidakcocokan genetik, ketidakcocokan, jarak genetik,
ekspansi demografis dan spasial, keragaman molekuler, dan waktu divergensi
evolusioner.
Spectrum analytical tests (SFS) dilakukan untuk
memperkirakan parameter demografis dari spektrum frekuensi, dan analisis
simulasi dilakukan. Molecular diversity indices dihitung berdasarkan perbedaan
urutan, dan estimator Theta digunakan untuk estimasi homozigositas berdasarkan
keseimbangan antara mutasi dan penyimpangan genetik.
Metode Jukes dan Singer digunakan untuk memperkirakan
perbedaan haplotipe, dan metode Kimura dan Tamura digunakan untuk memperkirakan
frekuensi haplotipe. Metode Tajima dan Nei digunakan untuk menilai perbedaan
nukleotida dalam haplotipe dan laju transisi, transversi, dan mutasi
penyisipan-penghapusan. minimum spanning network (MSN) tree digunakan untuk
menghitung operational taxonomic units (OTUs) dari matriks jarak haplotipe
berpasangan.
Pemodelan probabilitas maksimum digunakan untuk
merekonstruksi fase gametik genotipe multilokal, dan analisis varians molekuler
lokus per lokus dilakukan. Uji netralitas seperti uji homozigosis
Ewens-Watterson, uji Ewens-Watterson-Slatkin, uji netralitas selektif Tajima,
dan uji netralitas selektif FS FU telah dilakukan.
Hasil
Delapan kelompok orthopoxvirus yang khas dideteksi dengan
variasi dan tingkat penataan yang bervariasi, umumnya lebih besar (dengan lebih
banyak mutasi penyisipan-penghapusan) untuk virus Cowpox. Tes FU Tajima dan FS
menunjukkan ketidaksepakatan antara perkiraan dan, yang menunjukkan tidak ada
ekspansi populasi semua virus kecuali virus cacar sapi.
Divergensi genom yang tinggi karena mutasi dan penataan
ekstensif diamati di antara lima kelompok (cacar sapi, camelpox, MPX, variola,
dan vaccinia) yang dapat disebabkan oleh hilangnya haplotipe menengah di antara
generasi, mungkin terkait dengan tidak adanya aliran gen. Tingkat penataan
menunjukkan pola divergensi genetik terputus antara kelompok dipelajari,
mengingat adanya potensi beberapa tahap mutasi, terutama pada cacar sapi.
Mutasi gen IFNAR dalam lima kelompok sangat tetap (nilai FST
76%) berdasarkan penyimpangan genetik dan efek awal yang menyertai perilaku
kehilangan dan/atau penyebaran haplotipe menengah di antara generasi virus.
Nilai jarak genetik menunjukkan pola divergensi tinggi yang berkelanjutan untuk
kelompok studi.
Selain itu, perbedaan di antara 59 haplotipe tercermin dari
tingginya jumlah variasi dan hierarki antar-haplotipe di semua komponen
kovarians: oleh perbedaan antar dan intra di tingkat kelompok dan individu.
Analisis AMOVA dan jarak genetik menunjukkan temuan yang signifikan untuk
kelompok virus yang diuji dengan komponen variasi antar-kelompok dan
intra-kelompok masing-masing 25% dan delapan persen, yang menunjukkan perbedaan
evolusioner yang tinggi di antara kelompok-kelompok tersebut. Tidak ada
kesamaan signifikan yang ditemukan untuk waktu divergensi evolusi genetik di
antara semua populasi.
Penduga theta tidak menunjukkan keseragaman hasil di semua
metode, menunjukkan tidak ada konservasi IFNAR di antara virus yang diteliti.
Polimorfisme haplotipe menunjukkan variasi besar (mutasi diam dan cepat) dan
keragaman genetik dalam produk protein dari orthopoxvirus yang dipelajari,
meningkatkan kesulitan mengembangkan target molekuler untuk pengembangan obat
dan vaksin. Temuan menunjukkan bahwa gen IFNAR mungkin tidak efektif menekan
infeksi virus.
Keragaman molekul yang lebih sedikit diamati untuk virus
ectromelia, virus cacar kelinci, dan virus kerbau. Variasi Tau dan analisis
ketidakcocokan menunjukkan perbedaan yang signifikan, terutama antara kelompok
MPXV, virus cacar sapi, dan virus camelpox berdasarkan ukuran populasi leluhur
dan tingkat mutasi yang tidak konstan.
Kesimpulan
Secara keseluruhan, temuan penelitian menunjukkan keragaman
haplotipe yang tinggi, dengan peningkatan mutasi penyisipan-penghapusan,
transversi, dan transisi, untuk lima kelompok virus dengan ekspansi marginal
populasi virus. Penduga menunjukkan kurangnya konservasi gen IFNAR (dan produk
proteinnya) di antara virus, yang mendukung penggunaan terapi berbasis antibodi
penetralisir dan mengembangkan obat baru yang dapat berfungsi sebagai adjuvant
efektif untuk gen IFNAR.
*Pemberitahuan Penting
bioRxiv menerbitkan laporan ilmiah awal yang tidak ditinjau
oleh rekan sejawat dan, oleh karena itu, tidak boleh dianggap sebagai
konklusif, memandu praktik klinis/perilaku yang berhubungan dengan kesehatan,
atau diperlakukan sebagai informasi yang mapan.
Journal reference:
Felix, P. et al. (2022) "Population Genetics and
Analysis of Molecular Variance (AMOVA) of the Monkeypox virus
interferon-alpha-beta receptor gene and its evolutionary relationship with the
Orthopoxvirus genus". bioRxiv. doi: 10.1101/2022.09.02.506281.
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.09.02.506281v1
No comments