SARS-CoV-2変異のゲノムRNA構造と宿主microRNAの標的化への影響

Implications of SARS-CoV-2 Mutations for Genomic RNA Structure and Host microRNA Targeting.

• Ali Hosseini Rad Sm
• Alexander D McLellan

抄録

SARS-CoV-2 ウイルスは、最近出現した人獣共通感染症の病原体であり、すでにヒトへの感染と複製に十分に適応している。突然変異率は限られているが、SARS-CoV-2 に最近導入された突然変異は、ウイルスの適合性を変化させる可能性がある。アミノ酸の変化に加えて、突然変異はウイルスのライフサイクルに重要なRNAの二次構造に影響を与えたり、宿主のmiRNAが標的とする配列に干渉したりする可能性がある。世界中から分離されたSARS-CoV-2のゲノムのサブセットを分析したところ、いくつかの突然変異がワトソン-クリック対の変化をもたらし、結果として予測される二次構造に変化をもたらすことがわかった。SARS-CoV-2寛容な宿主細胞で発現しているmiRNAと一致する標的にフィルターをかけ、SARS-CoV-2ゲノム中の10個の標的配列を同定した；これらの標的のうち3個は保存された突然変異によって失われた。心血管疾患患者で過剰発現しているmiR-197-5pが標的とするゲノム部位は、保存された突然変異によって失われている。我々の結果は、ヒト宿主内でのSARS-CoV-2複製は宿主のmiRNA防御によって制約されているというモデルと一致している。これらの変異が二次構造、miRNA標的、または潜在的なスプライスサイトに与える影響は、将来のSARS-CoV-2の進化を見るための新たな文脈を提供し、ワクチン開発のための条件付き減弱のエンジニアリングのための潜在的なプラットフォームを提供し、ウイルスのトロピズムと病原性の理解を深めることができる。

The SARS-CoV-2 virus is a recently-emerged zoonotic pathogen already well adapted to transmission and replication in humans. Although the mutation rate is limited, recently introduced mutations in SARS-CoV-2 have the potential to alter viral fitness. In addition to amino acid changes, mutations could affect RNA secondary structure critical to viral life cycle, or interfere with sequences targeted by host miRNAs. We have analysed subsets of genomes from SARS-CoV-2 isolates from around the globe and show that several mutations introduce changes in Watson-Crick pairing, with resultant changes in predicted secondary structure. Filtering to targets matching miRNAs expressed in SARS-CoV-2-permissive host cells, we identified ten separate target sequences in the SARS-CoV-2 genome; three of these targets have been lost through conserved mutations. A genomic site targeted by the highly abundant miR-197-5p, overexpressed in patients with cardiovascular disease, is lost by a conserved mutation. Our results are compatible with a model that SARS-CoV-2 replication within the human host is constrained by host miRNA defences. The impact of these and further mutations on secondary structures, miRNA targets or potential splice sites offers a new context in which to view future SARS-CoV-2 evolution, and a potential platform for engineering conditional attenuation to vaccine development, as well as providing a better understanding of viral tropism and pathogenesis.