Полиморфизм РНК нового коронавируса или загадки SARS-CoV-2 два. … Дельта, …, Омикрон … – хватит ли букв греческого алфавита?
04.04.2022
Авторы:
Название:
Полиморфизм РНК нового коронавируса или загадки SARS-CoV-2 два. … Дельта, …, Омикрон … – хватит ли букв греческого алфавита?
Страницы:
409-433
Новая коронавирусная инфекция за два года пандемии привела к тому, что количество отдельных вирионов SARS-CoV-2, образовавшихся у больных и у бессимптомных носителей, превысило секстиллион (1021) и в действие неизбежно должен был вступить закон диалектики перехода количества в качество в виде полиморфизма РНК этого квазивида. При этом у отдельных индивидов могут одновременно находиться отличающиеся по нуклеотидным последовательностям вирионы. С наибольшей вероятности разнообразие коронавирусов растет за счет людей со слабым иммунитетом, в которых SARS-CoV-2 персистирует длительное время, подвергаясь мутациям, вызываемых как действием вакцин, так и лекарственными препаратами, что в итоге порождает появление опасных вариантов вируса, способствующих возникновению волн пандемии. Таких вызывающих обеспокоенность вариантов коронавирусов, которым Всемирная организация здравоохранения рекомендовала присваивать обозначения с помощью букв греческого алфавита, насчитывается пока пять – Альфа, Бета, Гамма, Дельта и Омикрон, причем последний, появившись совсем недавно, уже успел практически вытеснить все предыдущие варианты. Рассмотрены гипотезы, пытающиеся объяснить неожиданное появление накопившего очень большое количество мутаций Омикрона. Одной из наиболее правдоподобных версий является предполагающая незаметное эволюционирование этого коронавируса, ввиду того, что он не представлял поначалу какой-либо угрозы и не попадал в поле зрения специалистов, но после одной-двух заключительных мутаций, приобрел принципиально иную способность размножаться и массово инфицировать людей. Однозначного ответа - хватит ли букв греческого алфавита для обозначения новых вариантов SARS-CoV-2 сейчас пока нет. Но в любом случае, несмотря на ускользание Омикрона (и возможно новых вариантов, включая его производные) от протективных антител, возникающих при заболевании или в результате прививок, защитой от COVID-19 является вакцинирование, поскольку даже не будучи способными противостоять самому заражению, они затрудняют размножение вируса внутри организма человека и тем самым облегчают течение болезни. Однако необходимо создавать новые вакцины с учетом мутировавших вариантов.
- Гарафутдинов Р.Р., Мавзютов А.Р., Алексеев Я.И., Воробьев А.А., Никоноров Ю.М., Чубукова О.В., Матниязов Р.Т., Баймиев Ан.Х., Максимов И.В., Кулуев Б.Р., Баймиев Ал.Х., Чемерис А.В. Бетакоронавирусы человека и их высокочувствительная детекция с помощью ПЦР и прочих методов амплификации // Biomics. 2020. Т.12(1). С. 121-179. DOI: 10.31301/2221-6197.bmcs.2020-7 2. Гарафутдинов Р.Р., Мавзютов а.Р., Никоноров Ю.М., Чубукова О.В., Матниязов Р.Т., Баймиев ан.Х., Максимов И.В., Мифтахов И.Ю., Халикова Е.Ю., Кулуев Б.Р., Баймиев ал.Х., Чемерис а.В. Бетакоронавирус SARS-CoV-2, его геном, разнообразие генотипов и молекулярно-биологические меры борьбы с ним // Biomics. 2020. Т.12(2). С. 242-271. DOI: 10.31301/2221-6197.bmcs.2020-15 3. Зубов В.В., Чемерис Д.А., Василов Р.Г., Курочкин В.Е., Алексеев Я.И. Краткая история методов высокопроизводительного секвенирования нуклеиновых кислот // Biomics. 2021. Т.13(1). С. 27- 46. DOI: 10.31301/2221-6197.bmcs.2021-4 4. Мавзютов а.Р., Гарафутдинов Р.Р., Халикова Е.Ю., Газизов Р.Р., Баймиев ан.Х., Никоноров Ю.М., Максимов И.В., Кулуев Б.Р., Баймиев ал.Х., Чемерис а.В. Загадки нового коронавируса SARS-CoV-2 // Биомика. 2021. Т.13(1). С. 75-99. DOI: 10.31301/2221-6197.bmcs.2021-7 5. Мавзютов А.Р., Гарафутдинов Р.Р., Халикова Е.Ю., Юлдашев Р.А., Хусаинова Р.И., Чубукова О.В., Гималов Ф.Р., Матниязов Р.Т., Алексеев Я.И., Воробьев А.А., Вершинина З.Р., Мифтахов И.Ю., Никоноров Ю.М., Максимов И.В., Кулуев Б.Р., Баймиев Ан.Х., Баймиев Ал.Х., Чемерис А.В. Проблемные аспекты диагностики коронавирусной инфекции SARS-CoV-2 с помощью обратно-транскрипционной ПЦР // Biomics. 2020. Т.12(4). С. 564-590. DOI: 10.31301/2221-6197.bmcs.2020-50 6. Никоноров Ю.М., Хасанова С.С., Филатова О.В., Беньковская Г.В., Чемерис А.В., Вахитов В.А., Ткаченко В.Н. Анализ первичной структуры РНК хантавируса, обнаруженного в органах погибших от ГЛПС больных в Республике Башкортостан // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2001. №1, С.35-39. 7. Чубукова О.В., Хасанова С.С., Никоноров Ю.М., Кулагин В.Ф., Чемерис А.В., Вахитов В.А. Иммуногенность N-белка хантавируса Пуумала для беспородных мышей при внутримышечном введении его гена // Вопросы вирусологии. 2008. Т.53 (4). С. 38-41. 8. Bouvet M., Lugari A., Posthuma C.C., Zevenhoven J.C., Bernard S., Betzi S., Imbert I., Canard B., Guillemot J.C., Lécine P., Pfefferle S., Drosten C., Snijder E.J., Decroly E., Morelli X. Coronavirus Nsp10, a critical co-factor for activation of multiple replicative enzymes // J. Biol. Chem. 2014. V. 289(37). P. 25783-96. doi:10.1074/jbc.M114.577353 9. Chen J., Wang R., Gilby N.B., Wei G.W. Omicron Variant (B.1.1.529): Infectivity, Vaccine Breakthrough, and Antibody Resistance // J. Chem. Inf. Model. 2022. V. 62(2). P. 412-422. doi:10.1021/acs.jcim.1c01451 10. Chen J., Wei G.W. Omicron BA.2 (B.1.1.529.2): high potential to becoming the next dominating variant // ArXiv [Preprint]. 2022. arXiv:2202.05031v1 11. Choi B., Choudhary M.C., Regan J. …, Cernadas M., Li J.Z. Persistence and Evolution of SARS-CoV-2 in an Immunocompromised Host // N. Engl. J. Med. 2020. V. 383(23). P. 2291-2293. doi:10.1056/NEJMc2031364 12. Corman V.M., Eckerle I., Bleicker T., Zaki A., Landt O., Eschbach-Bludau M., Gopal R., Ballhause M., Bestebroer T.M., Muth D., Müller M.A., Drexler J.F., Zambon M., Osterhaus A.D., Fouchier R.M., Drosten C. Detection of a novel human coronavirus by real-time reverse-transcription polymerase chain reaction // Euro Surveillance. 2012. V. 17(39). pii: 20285. doi:10.2807/ese.17.39.20285-en 13. Denison M.R., Graham R.L., Donaldson E.F., Eckerle L.D., Baric R.S. Coronaviruses: an RNA proofreading machine regulates replication fidelity and diversity // RNA Biol. 2011. V. 8(2). P. 270-279. doi:10.4161/rna.8.2.15013 14. Duan X., Shi R., Liu P., Huang Q., Wang F., Chen X., Feng H., Huang W., Xiao J., Yan J. A non-ACE2-blocking neutralizing antibody against Omicron-included SARS-CoV-2 variants // Signal Transduct. Target Ther. 2022. V. 7(1). P. 23. doi:10.1038/s41392-022-00879-2 15. Eckerle L.D., Becker M.M., Halpin R.A., Li K., Venter E., Lu X., Scherbakova S., Graham R.L., Baric R.S., Stockwell T.B., Spiro D.J., Denison M.R. Infidelity of SARS-CoV Nsp14-exonuclease mutant virus replication is revealed by complete genome sequencing // PLoS Pathog. 2010. V. 6(5). e1000896. doi:10.1371/journal.ppat.1000896 16. Eskier D., Suner A., Oktay Y., Karakülah G. Mutations of SARS-CoV-2 nsp14 exhibit strong association with increased genome-wide mutation load // Peer J. 2020. V. 12(8). e10181. doi:10.7717/peerj.10181 17. Forster P., Forster L., Renfrew C., Forster M. Phylogenetic network analysis of SARS-CoV-2 genomes // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2020. pii: 202004999. doi:10.1073/pnas.2004999117 18. Gao R., Zu W., Liu Y., Li J., Li Z., Wen Y., Wang H., Yuan J., Cheng L., Zhang S., Zhang Y., Zhang S., Liu W., Lan X., Liu L., Li F., Zhang Z. Quasispecies of SARS-CoV-2 revealed by single nucleotide polymorphisms (SNPs) analysis // Virulence. 2021. V. 12(1). P. 1209-1226. doi:10.1080/21505594.2021.1911477 19. Gregori J., Cortese M.F., Piñana M., Campos C., Garcia-Cehic D., Andrés C., Abril J.F., Codina M.G., Rando A., Esperalba J., Sulleiro E., Joseph J., Saubí N., Colomer-Castell S., Martin M.C., Castillo C., Esteban J.I., Pumarola T., Rodriguez-Frias F., Antón A., Quer J. Host-dependent editing of SARS-CoV-2 in COVID-19 patients // Emerg. Microbes Infect. 2021. V. 10(1). P. 1777-1789. doi:10.1080/22221751.2021.1969868 20. Gribble J., Stevens L.J., Agostini M.L., Anderson-Daniels J., Chappell J.D., Lu X., Pruijssers A.J., Routh A.L., Denison M.R. The coronavirus proofreading exoribonuclease mediates extensive viral recombination // PLoS Pathog. 2021. V. 17(1). e1009226. doi:10.1371/journal.ppat.1009226 21. Hu J., Peng P., Cao X., Wu K., Chen J., Wang K., Tang N., Huang A.L. Increased immune escape of the new SARS-CoV-2 variant of concern Omicron // Cell. Mol. Immunol. 2022. V. 19(2). P. 293-295. doi:10.1038/s41423-021-00836-z 22. Jhun H., Park H.Y., Hisham Y., Song C.S., Kim S. SARS-CoV-2 Delta (B.1.617.2) Variant: A Unique T478K Mutation in Receptor Binding Motif (RBM) of Spike Gene // Immune Netw. 2021. V. 21(5). e32. doi:10.4110/in.2021.21.e32 23. Joshi N., Tyagi A., Nigam S. Molecular Level Dissection of Critical Spike Mutations in SARS-CoV-2 Variants of Concern (VOCs): A Simplified Review // Chemistry Select. 2021. V. 6(31). P. 7981-7998. doi:10.1002/slct.202102074 24. Kandeel M., Mohamed M.E.M., Abd El-Lateef H.M., Venugopala K.N., El-Beltagi H.S. Omicron variant genome evolution and phylogenetics // J. Med. Virol. 2022. V. 94(4). P. 1627-1632. doi:10.1002/jmv.27515 25. Karim S.S.A., Karim Q.A. Omicron SARS-CoV-2 variant: a new chapter in the COVID-19 pandemic // Lancet. 2021. V. 398(10317). P. 2126-2128. doi:10.1016/S0140-6736(21)02758-6 26. Keeton R., Tincho M.B., Ngomti A. …, Burgers W.A., Riou C. T-cell responses to SARS-CoV-2 spike cross-recognize Omicron // Nature. 2022. V. 31. doi:10.1038/s41586-022-04460-3 27. Khan A., Waris H., Rafique M., Suleman M., Mohammad A., Ali S.S., Khan T., Waheed Y., Liao C., Wei D.Q. The Omicron (B.1.1.529) variant of SARS-CoV-2 binds to the hACE2 receptor more strongly and escapes the antibody response: Insights from structural and simulation data // Int. J. Biol. Macromol. 2022. V. 200. P. 438-448. doi:10.1016/j.ijbiomac.2022.01.059 28. Khan T., Jamal S.M. SARS-CoV-2 nomenclature: viruses, variants and vaccines need a standardized naming system // Future Virol. 2021. doi:10.2217/fvl-2021-0198 29. Khater S., Kumar P., Dasgupta N., Das G., Ray S., Prakash A. Combining SARS-CoV-2 Proofreading Exonuclease and RNA-Dependent RNA Polymerase Inhibitors as a Strategy to Combat COVID-19: A High-Throughput in silico Screening // Front. Microbiol. 2021. V. 12. 647693. doi:10.3389/fmicb.2021.647693 30. Koley T., Kumar M., Goswami A., Ethayathulla A.S., Hariprasad G. Structural modeling of Omicron spike protein and its complex with human ACE-2 receptor: Molecular basis for high transmissibility of the virus // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2022. V. 592. P. 51-53. doi:10.1016/j.bbrc.2021.12.082 31. Konings F., Perkins M.D., Kuhn J.H. …, Ziebuhr J., Van Kerkhove M.D. SARS-CoV-2 Variants of Interest and Concern naming scheme conducive for global discourse // Nat. Microbiol. 2021. V. 6(7). P. 821-823. doi:10.1038/s41564-021-00932-w 32. Leung K., Shum M.H., Leung G.M., Lam T.T., Wu J.T. Early transmissibility assessment of the N501Y mutant strains of SARS-CoV-2 in the United Kingdom, October to November 2020 // Euro Surveill. 2021. V. 26(1). 2002106. doi:10.2807/1560-7917.ES.2020.26.1.2002106 33. Li J., Du P., Yang L., …, Zeng H., Chen C. Two-step fitness selection for intra-host variations in SARS-CoV-2 // Cell Rep. 2022. V. 38(2). 110205. doi:10.1016/j.celrep.2021.110205 34. Lippi G., Mattiuzzi C., Henry B.M. Neutralizing potency of COVID-19 vaccines against the SARS-CoV-2 Omicron (B.1.1.529) variant // J. Med. Virol. 2022. doi:10.1002/jmv.27575 35. Lupala C.S., Ye Y., Chen H., Su X.D., Liu H. Mutations on RBD of SARS-CoV-2 Omicron variant result in stronger binding to human ACE2 receptor. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2022. V. 590. P. 34-41. doi:10.1016/j.bbrc.2021.12.079 36. Ma Y., Wu L., Shaw N., Gao Y., Wang J., Sun Y., Lou Z., Yan L., Zhang R., Rao Z. Structural basis and functional analysis of the SARS coronavirus nsp14-nsp10 complex // Proc. Natl. Acad. Sci USA. 2015. V. 112(30). P. 9436-9441. doi:10.1073/pnas.1508686112 37. Mallapaty S. Where did Omicron come from? Three key theories // Nature. 2022. V. 602 (7895). P.26-28. doi:10.1038/d41586-022-00215-2 38. Minskaia E., Hertzig T. Gorbalenya A.E., Campanacci V., Cambillau C., Canard B., Ziebuhr J. Discovery of an RNA virus 3'->5' exoribonuclease that is critically involved in coronavirus RNA synthesis // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2006. V. 103 (13). P. 5108-5113. doi:10.1073/pnas.0508200103 39. Moeller N.H., Shi K., Demir Ö., Banerjee S., Yin L., Belica C., Durfee C., Amaro R.E., Aihara H. Structure and dynamics of SARS-CoV-2 proofreading exoribonuclease ExoN // bioRxiv [Preprint]. 2021. doi:10.1101/2021.04.02.438274 40. Morais I.J., Polveiro R.C., Souza G.M., Bortolin D.I., Sassaki F.T., Lima A.T.M. The global population of SARS-CoV-2 is composed of six major subtypes // Sci. Rep. 2020. V. 10(1). 18289. doi:10.1038/s41598-020-74050-8 41. Mukherje R., Satardekar R. Why are some coronavirus variants more infectious?// J. Biosci. 2021. V. 46(4). 101. doi:10.1007/s1203-021-0221-y 42. Ortega J.T., Jastrzebska B., Rangel H.R. Omicron SARS-CoV-2 Variant Spike Protein Shows an Increased Affinity to the Human ACE2 Receptor: An In Silico Analysis // Pathogens. 2021. V. 11(1). 45. doi:10.3390/pathogens11010045 43. Oude Munnink B.B., Sikkema R.S., Nieuwenhuijse D.F., Molenaar R.J., Munger E., Molenkamp R., van der Spek A., Tolsma P., Rietveld A., Brouwer M., Bouwmeester-Vincken N., Harders F., Hakze-van der Honing R., Wegdam-Blans M.C.A., Bouwstra R.J., GeurtsvanKessel C., van der Eijk A.A., Velkers F.C., Smit L.A.M., Stegeman A., van der Poel W.H.M., Koopmans M.P.G. Transmission of SARS-CoV-2 on mink farms between humans and mink and back to humans // Science. 2021. V. 371(6525). P. 172-177. doi:10.1126/science.abe5901 44. Papanikolaou V., Chrysovergis A., Ragos V., Tsiambas E., Katsinis S., Manoli A., Papouliakos S., Roukas D., Mastronikolis S., Peschos D., Batistatou A., Kyrodimos E., Mastronikolis N. From delta to Omicron: S1-RBD/S2 mutation/deletion equilibrium in SARS-CoV-2 defined variants // Gene. 2022.V. 814. 146134. doi:10.1016/j.gene.2021.146134 45. Pascarella S., Ciccozzi M., Bianchi M., Benvenuto D., Cauda R., Cassone A. The electrostatic potential of the Omicron variant spike is higher than in Delta and Delta-plus variants: A hint to higher transmissibility?// J. Med. Virol. 2022. V. 94(4). P. 1277-1280. doi:10.1002/jmv.27528 46. Pathak A.K., Mishra G.P., Uppili B., …, Raghav S.K., Mukerji M. Spatio-temporal dynamics of intra-host variability in SARS-CoV-2 genomes. Nucleic Acids Res. 2022. V. 50(3). P. 1551-1561. doi:10.1093/nar/gkab1297 47. Planas D., Saunders N., Maes P., …, André E., Schwartz O. Considerable escape of SARS-CoV-2 Omicron to antibody neutralization // Nature. 2021. doi:10.1038/s41586-021-04389-z 48. Poon L.L., Chan K.H., Wong O.K., Yam W.C., Yuen K.Y., Guan Y., Lo Y.M., Peiris J.S. Early diagnosis of SARS coronavirus infection by real time RT-PCR // J. Clin. Virol. 2003. V. 28(3). P. 233-238. doi:10.1016/j.jcv.2003.08.004 49. Rath S.L., Padhi A.K., Mandal N. Scanning the RBD-ACE2 molecular interactions in Omicron variant // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2022. V. 592. P. 18-23. doi:10.1016/j.bbrc.2022.01.006 50. Riccio A.A., Sullivan E.D., Copeland W.C. Activation of the SARS-CoV-2 NSP14 3'-5' exoribonuclease by NSP10 and response to antiviral inhibitors // J. Biol. Chem. 2022. V. 298(1). 101518. doi:10.1016/j.jbc.2021.101518 51. Riediker M., Briceno-Ayala L., Ichihara G., Albani D., Poffet D., Tsai D.H., Iff S., Monn C. Higher viral load and infectivity increase risk of aerosol transmission for Delta and Omicron variants of SARS-CoV-2 // Swiss Med. Wkly. 2022. doi:10.4414/smw.2022.w30133 52. Saramago M., Bárria C., Costa V.G., Souza C.S., Viegas S.C., Domingues S., Lousa D., Soares C.M., Arraiano C.M., Matos R.G. New targets for drug design: importance of nsp14/nsp10 complex formation for the 3'-5' exoribonucleolytic activity on SARS-CoV-2 // FEBS J. 2021. V. 288(17). P. 5130-5147. doi:10.1111/febs.15815 53. Sender R., Bar-On Y.M., Gleizer S., Bernshtein B., Flamholz A., Phillips R., Milo R. The total number and mass of SARS-CoV-2 virions // Proc. Natl. Acad. Sci USA. 2021. V. 118(25). e2024815118. doi:10.1073/pnas.2024815118 54. Sharma V., Rai H., Gautam D.N.S., Prajapati P.K., Sharma R. Emerging evidence on Omicron (B.1.1.529) SARS-CoV-2 variant // J. Med. Virol. 2022. doi:10.1002/jmv.27626 55. Singh D.D., Parveen A., Yadav D.K. SARS-CoV-2: Emergence of New Variants and Effectiveness of Vaccines // Front. Cell. Infect. Microbiol. 2021. V. 11. 777212. doi:10.3389/fcimb.2021.777212 56. Sun F., Wang X., Tan S., Dan Y., Lu Y., Zhang J., Xu J., Tan Z., Xiang X., Zhou Y., He W., Wan X., Zhang W., Chen Y., Tan W., Deng G. SARS-CoV-2 Quasispecies Provides an Advantage Mutation Pool for the Epidemic Variants // Microbiol. Spectr. 2021. V. 9(1). e0026121. doi:10.1128/Spectrum.00261-21 57. Sun Y., Lin W., Dong W., Xu J. Origin and evolutionary analysis of the SARS-CoV-2 Omicron variant // J. Biosaf. Biosecur. 2022. V. 4(1). P. 33-37. doi:10.1016/j.jobb.2021.12.001 58. Tahir M. Coronavirus genomic nsp14-ExoN, structure, role, mechanism, and potential application as a drug target // J. Med. Virol. 2021. V. 93(7). P. 4258-4264. doi:10.1002/jmv.27009 59. Tao K., Tzou P.L., Nouhin J., Gupta R.K., de Oliveira T., Kosakovsky Pond S.L., Fera D., Shafer R.W. The biological and clinical significance of emerging SARS-CoV-2 variants // Nat. Rev. Genet. 2021. V. 22(12). P. 757-773. doi:10.1038/s41576-021-00408-x 60. Thye A.Y., Law J.W., Pusparajah P., Letchumanan V., Chan K.G., Lee L.H. Emerging SARS-CoV-2 Variants of Concern (VOCs): An Impending Global Crisis // Biomedicines. 2021. V. 9(10). 1303. doi:10.3390/biomedicines9101303 61. Van Poelvoorde L.A.E., Delcourt T., Coucke W., Herman P., De Keersmaecker S.C.J., Saelens X., Roosens N.H.C., Vanneste K. Strategy and Performance Evaluation of Low-Frequency Variant Calling for SARS-CoV-2 Using Targeted Deep Illumina Sequencing // Front. Microbiol. 2021. V. 12. 747458. doi:10.3389/fmicb.2021.747458 62. Van Blargan L.A., Errico J.M., Halfmann P.J., Zost S.J., Crowe J.E. Jr., Purcell L.A., Kawaoka Y., Corti D., Fremont D.H., Diamond M.S. An infectious SARS-CoV-2 B.1.1.529 Omicron virus escapes neutralization by therapeutic monoclonal antibodies // Nat. Med. 2022. V. 19. P. 1-6. doi:10.1038/s41591-021-01678-y 63. Viana R., Moyo S., Amoako D.G. et al. Rapid epidemic expansion of the SARS-CoV-2 Omicron variant in southern Africa // Nature. 2022. V. doi:10.1038/s41586-022-04411-y 64. Voloch C.M., da Silva Francisco R.Jr., de Almeida L.G.P., Brustolini O.J., Cardoso C.C., Gerber A.L., Guimarães A.P.C., Leitão I.C., Mariani D., Ota V.A., Lima C.X., Teixeira M.M., Dias A.C.F., Galliez R.M., Faffe D.S., Pôrto L.C., Aguiar R.S., Castiñeira T.M.P.P., Ferreira O.C., Tanuri A., de Vasconcelos A.T.R. Intra-host evolution during SARS-CoV-2 prolonged infection // Virus. Evol. 2021. V. 7(2). doi:10.1093/ve/veab078 65. Wei C., Shan K.J., Wang W., Zhang S., Huan Q., Qian W. Evidence for a mouse origin of the SARS-CoV-2 Omicron variant // J. Genet. Genomics. 2021. V. 48(12). P. 1111-1121. doi:10.1016/j.jgg.2021.12.003