Американские ученые разработали новую технологию поиска и анализа мутаций SARS-CoV-2 — tARC-seq. Этот метод позволил выяснить, что частота мутаций вируса выше, чем ожидалось. В РНК SARS-CoV-2 существуют особые участки, которые наиболее подвержены мутациям. За появление новых вариантов отвечает генетический механизм копирования РНК: новые копии РНК состоят из старых шаблонов, и переключение между ними провоцирует появление более сложных мутаций. В будущем результаты помогут замедлить распространение COVID-19. Исследование опубликовано в журнале Nature Microbiology.
Вирус SARS-CoV-2 быстро и часто генерирует новые варианты. Динамичная эволюция инфекции создала проблему: иммунная система организма не всегда быстро реагирует на новые мутации, а обновление вакцин замедляет их производство. Американские ученые решили выяснить, как устроен генетический механизм, который обеспечивает способность SARS-CoV-2 генерировать новые варианты.
«Вирус SARS-CoV-2 использует РНК вместо ДНК для хранения своей генетической информации. Наша лаборатория давно интересовалась изучением биологии РНК, и, когда появился вирус SARS-CoV-2, мы решили исследовать его процесс репликации РНК, который, как правило, подвержен ошибкам в РНК-вирусах», — рассказал Кристоф Херман, автор-корреспондент исследования из Медицинского колледжа Бейлора (США).
В репликации РНК, то есть создании ее новых копий, встречаются ошибки. Чтобы их отыскать, ученые взяли образцы вируса SARS-CoV-2 у пациентов. Однако в этих пробах было мало копий РНК SARS-CoV-2, что мешало точному исследованию. Тогда команда разработала новую технологию целенаправленного точного консенсусного секвенирования РНК (tARC-seq). Метод точно определяет частоту и тип мутаций при SARS-CoV-2 как в искусственно выращенных клетках, так и в клинических образцах. Оказалось, что частота мутаций выше, чем ожидалось, — в среднем за цикл репликации РНК возникало 2,68×10-5 новых ошибок, то есть новых вариантов вируса.
Также ученые обнаружили «горячие точки» РНК SARS-CoV-2 — участки, которые подвержены мутациям больше, чем другие. Одна из таких точек находилась в области РНК, похожей на РНК шипового белка. Он позволяет вирусу проникать в клетки организма. Кроме того, РНК шипового белка входит в состав многих вакцин.
Метод tARC-seq показал, что генерация новых вариантов вируса связана с копированием РНК-шаблонов. Когда РНК-зависимая полимераза RdRp копирует один шаблон или последовательность, она переходит к шаблону в соседнем вирусе и продолжает копировать РНК. Тем самым полученная новая копия РНК представляет собой смесь двух РНК-шаблонов. Такое переключение между шаблонами приводит к вставкам или удалениям последовательностей, отвечающих за разнообразие вариантов вируса. SARS-CoV-2 использует и соединение шаблонов, и вставку последовательностей со сложными мутациями. Благодаря этому вирус генерирует варианты, способные адаптироваться и сохраняться в человеческой популяции.
В будущем результаты исследования помогут ученым сдержать распространение COVID-19 и проанализировать эволюцию других вирусов в популяции человека.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
