Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, les chercheurs ont étudié la principale source d’édition du génome du virus mpox (MPX) (MPXV).
Sommaire
Fond
En mai 2022, une épidémie de MPXV (clade IIb) en expansion rapide a été signalée dans des pays non endémiques et, en l’espace de deux mois, a été déclarée urgence sanitaire internationale par l’Organisation mondiale de la santé (OMS). Une divergence notable dans les génomes de l’éclosion actuelle de MPXV par rapport aux virus associés de la période entre 2018 et 2019 a été observée, compte tenu du taux de mutations attendu pour les espèces d’orthopoxvirus.
La majorité des substitutions d’acides aminés (42 sur 47) dans les génomes actuels de l’épidémie de MPXV correspondaient à des transitions C (cytidine) à T (thymine) ou cytidine->thymine, se déroulant dans le contexte de 5′TpC (c’est-à-dire 5’GpA ->ApA ou 5’TpC->TpT dans le brin opposé). La signature mutationnelle est distincte mais omniprésente parmi les génomes MPXV du clade IIb récemment observés et, surtout, absente des génomes MPXV des clades I, IIa ou IIb précédemment identifiés.
Des études ont rapporté que le locus de l’enzyme A3 d’origine humaine code pour six cytidine désaminases fonctionnelles (A-3A, -3B, -3C, -3F, -3G et -3H), décrites initialement comme des facteurs intrinsèques limitant les cellules contre les virus. organismes par désamination de la cytidine en uracile dans l’ADNss (acide désoxyribonucléique simple brin). Les événements de déamination se produisent préférentiellement dans le contexte 5’TpC, sauf en A3G.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont enquêté sur la principale source d’édition du génome de l’épidémie de MPXV de 2022.
Pour évaluer la capacité des enzymes A3 à éditer les génomes du MPXV, des cellules HeLa (Henrietta Lacks, lignée cellulaire épithéliale humaine) ont été transfectées avec les six cytidine désaminases susmentionnées, suivies de l’infection de la souche MPXV 2022. La souche a été produite dans des cellules Vero E6 et le stock du passage 2 a été obtenu à l’aide d’essais de formation de plages. Une analyse 3D-PCR (réaction différentielle en chaîne de la polymérase de dénaturation de l’acide désoxyribonucléique) a été réalisée pour identifier et amplifier les génomes MPXV édités enrichis en AT et les produits d’analyse 3D-PCR ont été soumis à une analyse de séquençage.
Le contexte dinucléotide des sites édités a été analysé. L’ADN extrait de 24 patients infectés par le MPXV a été soumis à une analyse 3D-PCR. Des analyses phylogénétiques et des analyses d’alignement de séquences multiples (MSA) ont été effectuées. Les séquences MPXV disponibles sur la base de données GenBank au 4 juillet 2022 ont été récupérées. Les patients avec les séquences MPXV les plus hyper-éditées ont été analysés en détail. Les substitutions d’acides aminés parmi les lignées épidémiques MPXV 2021 et 2022 ont été analysées.
Résultats
Des substitutions d’acides aminés guanine (G)>adénine (A) ont été détectées dans le contexte de 5’GpA, représentant l’activité APOBEC3 cytosine désaminase. Le génome MPXV hypermuté guanine -> adénine a pu être récupéré après transfection APOBEC3 suivie de MPX. APOBEC3F était la seule cytidine désaminase APOBEC3 humaine capable de désaminer de manière extensive les résidus de cytidine génomique du MPXV. Des génomes hyper-édités ont été récupérés chez 42,0 % des patients, ce qui indique que l’édition faisait partie du cycle naturel d’infection par le MPXV.
De plus, les résultats ont montré une réparation mutationnelle considérable. Lors de la sélection, les substitutions d’acides aminés guanine-> adénine corrigées qui ont échappé à la perte de dérive ont été impliquées dans l’évolution du génome de 2022 MPXV. L’A3F a largement désaminé l’acide désoxyribonucléique du MPXV et l’analyse de séquençage a montré des désaminations monotones mais répandues à base de cytidine des deux brins d’ADN.
Une fréquence moyenne d’édition guanine->adénine de 22,0 % a été observée. La teneur en dinucléotides des sites génomiques MPXV édités présentait un fort effet 5′ favorisant 5’GpA (5’TpC a été observé dans le brin inverse de l’ADN), caractéristique de l’A3F.
En revanche, aucun contexte profond de nucléotide 3 ‘ou 5’CpG n’a été observé, éliminant ainsi le phénomène associé à la désamination/hyperméthylation de la cytidine. Dans l’analyse 3D-PCR, la sélection de la Td (température de dénaturation) avec la sélectivité la plus élevée a montré des séquences hypermutées dans 42,0 % (10 sur 24) des échantillons, et les échantillons traités à Td> 81 °C n’ont pas montré d’hyper-édition. A Td de 80°C, des génomes hyper-édités guanine->adénine et cytidine->thymine ont été identifiés chez le patient 17 et le patient 21, indiquant que l’édition des deux brins d’ADN était possible. La fréquence moyenne d’édition guanine->adénine pour les deux patients était similaire.
A une Td de 95°C, la fréquence d’hypermutation in vivo était de 1,80 %. Dans le in vivo expériences, les dinucléotides liés aux génomes hyper-édités guanine -> adénine ont montré une prédilection 5’GpA (5’TpC située dans le brin inverse de l’ADN) dans une mesure similaire à celles identifiées in vitro. La comparaison de la fréquence de mutation de l’acide désoxyribonucléique MPXV du patient 17 et du patient 21 au niveau des 38 bases de guanine ciblées avec celle obtenue après la transfection A3F a montré des corrélations positives significatives avec les points chauds de substitution d’acides aminés situés entre les sites édités in vivo et in vitro.
Les substitutions d’acides aminés MPXV observées au cours des éclosions de 2017 à 2019 et des éclosions de 2022 résultaient en partie de l’activité de la cytidine désaminase A3F. L’enzyme Q5 n’a pas pu amplifier l’ADN porteur de dU, et l’amplification Q5 a récupéré l’ADN édité en quantités inférieures par rapport à la polymérase Taq, indiquant que quelques paires dU:dA pourraient subir une réparation pour se transformer en paires dT:dA. Fréquences d’hyper-édition de> 10-1 pour chaque fréquence de base et d’hypo-édition de 10-6 pour chaque base ont été observées.
Conclusion
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que les APOBEC3F la surexpression pourrait exposer les génomes du MPXV à plusieurs substitutions d’acides aminés qui pourraient représenter les profils mutationnels observés après plusieurs cycles de prolifération du MPXV.
*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.
