Enquête sur la présence d’ARNr humain dans le génome du SRAS-CoV-2

Dans une récente étude publiée sur biologiqueRxiv* serveur de pré-impression, une équipe de chercheurs a étudié l’existence de l’ARN chimérique hôte du coronavirus 2 (SARS-CoV-2) du syndrome respiratoire aigu sévère et a décrit deux nouvelles insertions génomiques d’origine humaine présentes dans les variantes circulantes du SARS-CoV- 2.

Il existe des preuves que les insertions dans le génome du SRAS-CoV-2 ont le potentiel de donner lieu à de nouvelles variantes avec une infectiosité, une pathogénicité et une fuite d’anticorps améliorées. Bien que la source de ces insertions soit inconnue, certaines études récentes ont suggéré que les ARN humains pourraient être une source puissante de certaines de ces insertions, mais pas avec certitude. Les chercheurs ont émis l’hypothèse que les insertions d’origine humaine dans le génome du SRAS-CoV-2 sont générées par des événements de commutation de matrice induits par l’ARN polymérase ARN-dépendante (RdRp), mais cela n’a jamais été étayé par des preuves.

À propos de l’étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont analysé les données de séquençage direct de l’ARN accessibles au public à partir de cellules infectées par le SRAS-CoV-2 pour démontrer que la commutation de modèle pilotée par RdRp entre le SARS-CoV-2 et l’ARN hôte est peu fréquente et stochastique.

En analysant la collection de génomes du SRAS-CoV-2 de l’initiative mondiale accessible au public sur le partage des données sur la grippe aviaire (GISAID), les chercheurs ont également identifié deux insertions génomiques dans les variantes du SRAS-CoV-2 en circulation qui provenaient très probablement de l’hôte (humain) 18S et ARN ribosomique 28S (ARNr).

Résultats

Les données de séquençage direct de l’ARN de Nanopore accessibles au public ont été filtrées et cartographiées par qualité sur l’hôte et les transcriptomes du SRAS-CoV-2 pour identifier les séquences chimériques potentielles. Sur un total de 30 échantillons qui ont été analysés, 16 avaient des lectures chimériques hôte-virales avec une moyenne de 0,027 % (écart type 0,045 %) des lectures cartographiées sur le SRAS-CoV-2 étant chimériques.

Un échantillon avait 0,207 % de lectures chimériques, tandis que les 15 autres échantillons avaient moins de 0,06 % de lectures chimériques totales, ce qui suggère que les lectures chimériques étaient généralement rares. Par rapport à in vivo conditions, même ces taux pourraient surestimer les lectures chimériques en raison des lignées cellulaires utilisées dans l’analyse.

En outre, les chercheurs ont étudié comment les séquences d’ARN viral et hôte étaient jointes dans les lectures chimériques. Ils ont observé que les séquences chimériques n’étaient pas un mélange égal de séquences sens positives et négatives, et qu’elles contenaient 92,24 % de séquences sens positives dérivées de l’hôte. Les gènes hôtes hautement exprimés et les gènes d’ARN structuraux ont probablement plus de chances d’être observés dans les lectures d’ARN chimérique. Ces découvertes suggéraient donc que le processus de formation de chimère était stochastique sans préférence pour commencer avec des séquences hôtes ou virales, et des gènes hautement exprimés formaient des séquences chimériques à une fréquence plus élevée.

Dans les lectures chimériques, les séquences dérivées du virus étaient annotées ARN sens positif et séquences dérivées de l’hôte ARN sens négatif. Une analyse plus poussée a montré que les quelques lectures dérivées de l’hôte annotées comme ARN de sens négatif étaient de longs ARN non codants trouvés dans les lectures brutes. il est donc peu probable que ces séquences de sens négatif aient été mal annotées plutôt que dérivées d’ARN de sens négatif et cela a en outre validé la structure des séquences chimériques hôte-virale. Sur la base de ces résultats, les chercheurs ont conclu que ces séquences chimériques hôte-virale ont été créées à partir d’événements de commutation de matrice de brin positif à brin positif.

conclusion

Les résultats de l’étude ont montré que la formation d’ARNm chimériques hôtes-viraux pouvait être des événements transitoires sans impact à long terme sur l’aptitude virale. De plus, bien que peu répandues, des insertions d’ARNr 18S et 28S dérivées de l’hôte ont été identifiées dans certaines variantes circulantes du SARS-CoV-2, indiquant que le matériel génétique humain pourrait être une source d’insertions génomiques dans le SARS-CoV-2. Notamment, les ARNr ont été une source d’insertions dans les génomes de la grippe, entraînant dans certains cas des variantes virales beaucoup plus pathogènes.

L’étude a démontré que des séquences chimériques virales-hôtes se sont formées par le biais d’événements stochastiques de commutation de modèle RdRp. Les mécanismes à l’œuvre dans ces événements n’étaient pas clairs et justifiaient des travaux supplémentaires, compte tenu de l’importance potentielle de ces processus dans l’évolution virale et l’émergence de nouvelles variantes.

On sait que le SRAS-CoV-2 forme des vésicules à double membrane en utilisant les ARNr hôtes lors de sa réplication car ces molécules sont abondantes dans les cellules hôtes. Les auteurs ont émis l’hypothèse qu’un phénomène similaire pourrait être impliqué dans les insertions dérivées d’ARNr humain dans le génome du SRAS-CoV-2, mais la formation de vésicules à double membrane par le SRAS-CoV-2 a compliqué ce processus. En l’absence de preuves, une étude plus approfondie de ce phénomène est justifiée dans de futures études.

Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont soutenu l’hypothèse selon laquelle certaines insertions du SRAS-CoV-2 sont dérivées de matériel génétique humain, soulignant l’importance potentielle des insertions dérivées de l’hôte dans l’évolution virale.

*Avis important

bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.