CC BY
0INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS" _25-26 SEPTEMBER, 2024_
TOSHKENT VILOYATI POPULYATSIYALARIDA SARS-Cov-2 VIRUSINING OQSILLARIDAGI MUTATSIYALARI
Azizova S.Q12., Ayubov M.S1., Yakubov I.T2.
1O'zR FA Genomika va bioinformatika markazi, Toshkent viloyati 2Mirzo Ulug'bek nomidagi O'zbekiston Milliy Universiteti, Toshkent https://doi.org/10.5281/zenodo.13842032
Annotatsiya. Ushbu tadqiqotda virus genomlaridagi aminokislota (AA) o'zgarishlarini tahlil qilish uchun genom ketma-ketligi va bioinformatika veb-vositalari noyob birikmasidan foydalangan. Ushbu yondashuv O'zbekistonda pandemiya davrida keng tarqalgan SARS-CoV-2 ning delta variantidagi genetik o'zgarishlarni tushunish imkonini berdi. 65 ta umumiy va 69 ta noyob mutatsiyadan iborat jami 134 ta mutatsiya aniqlangan. Ushbu nukleotid o'zgarishlari, jumladan, bitta ramka almashinuvi mutatsiyasi, bitta konservativ va buzilishli kiritish-deletsiya, to'rttayuqori oqim mintaqasi mutatsiyasi, to'rtta quyi oqim mintaqasi mutatsiyasi, 39 ta sinonimik mutatsiya va 84 ta noto'g'ri mutatsiya- lar virusga qarshi davom etayotgan kurashda hal qiluvchi ahamiyatga ega.
Kalit so'zlar: SARS-CoV-2, virus, S-oqsil, mutatsiyalar. ORF.
2020-yildan beri SARS-Cov-2 genomida katta tadqiqotlar olib borildi. Bugungi kunga qadar taxminan 15 778 185 SARS-CoV-2 genom nukleotid ketma-ketligi yangi variantlar va mutatsiyalarni kuzatishga yordam beradigan GISAID [6] kabi onlayn ma'lumotlar platformalari orqali ulashilgan. COVID-19 qo'zg'atuvchisi SARS-CoV-2 doimiy ravishda rivojlanib boradi, chunki u odamdan odamga tarqaladi [1].
SARS-CoV-2 ß-koronavirus nasl-nasabi B ichida tasniflanadi. U 30 kiloasos uzunlikdagi katta konvertli, pozitiv ma'noli, bir zanjirli RNK larga ega bo'lishi bilan tavsiflanadi. Virusli genom to'rtta tarkibiy oqsillarni va turli xil yordamchi va strukturaviy bo'lmagan oqsillarni kodlaydi. Ular orasida virusli pp1a-pp1ab replikaza, 3C-ga o'xshash proteaza (3CLpro), papainga o'xshash proteaza (PLpro) va RNK ga bog'liq RNK polimeraza (RdRp) diqqatga sazovordir [2,7].
D614G, L452R, P681R va T478K kabi muhim S-oqsil mutatsiyalariga sezilarli darajada ko'proq uzatiladigan delta variantlari bog'langan [2]. Spike oqsili virus-hujayra membranalarining birlashishiga va hujayra yuzasi retseptorlari bilan bog'lanishiga yordam beradi. Bundan tashqari, u infektsiyadan keyin hosil bo'lgan antitanalarni zararsizlantirish uchun asosiy maqsad bo'lib xizmat qiladi [4].
Materiallar va usullar. Namuna to'plamidagi barcha bemorlar ixtiyoriy ishtirok etish uchun og'zaki rozilik bergan. Barcha baholangan bemorlardan 48 ta PZR-musbat namunalar (28 ayol va 20 erkak) keyingi tadqiqotlar uchun tasodifiy tanlab olindi. Filtrlangan variantlar uchun namunalarni klasterlash uchun biz molekulyar evolyutsion genetik tahlil (MEGA) dasturida Maksimal ehtimollik daraxtidan foydalandik. Keyin har bir SARS-CoV-2 genom ketma-ketligi uchun konsensus NCBI ga GI:2085183815 dan GI:2085183892 gacha (yoki MZ892621.1 dan MZ892627.1 gacha; NCBI ma'lumotlar bazasi) va GISAID2-ga EPI_ISL_3668627 -EPI_ISL_3673673 kirish raqamlari ostida (ro'yxatdan o'tgan foydalanuvchilar uchun mavjud).
Natijalar va ularning taxlil. Bu ishda Toshkentdagi xususiy COVID-19 sinov laboratoriyasidan yuqori isitma va vaqti-vaqti bilan yo'tal belgilari bilan og'rigan yuzdan ortiq bemor tasodifiy tanlab olindi.
Qirq sakkizta PCR-musbat namunalarni sekvenslash uchun tanlangan. Dunyo bo'ylab ma'lumotlar bazalariga taqdim etish uchun faqat 17 ta yuqori sifatli ketma-ketliklar tanlab olindi (o'rtacha yoshi 34 bo'lgan o'n ikki ayol va besh erkak, 1-jadval).
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS" 25-26 SEPTEMBER, 2024
1-jadval. SARS-Cov2 uzbek shtammlarida aniqlangan noto'g'ri mutatsiyalar
Noto'g'ri mutatsiyalar barcha 17 bemorda aniqlangan
T19R L452R T478K D614G P681R D950N
Noto'g'ri mutatsiyalar faqat bitta bemorda aniqlangan
L216F A845S C1254F V1264L
Ba'zi bemorlarda noto'g'ri mutatsiyalar, lekin hammasi emas
A222V (2 bemor) I850L (6 bemor) G142D (10 bemor)
SARS-CoV-2 oqsillarining strukturaviy xaritasi Jamison va boshqalar tomonidan ishlab chiqilgan. [5]. Oqsillarning 3D tuzilmalari Swissmodelida ularning ketma-ketligini modellashtirish orqali ishlab chiqilgan. Kristallari hali olinmaganlar ma'lumotlar bazasida modellashtirilmagan; shuning uchun biz ularning modellarini kiritmadik. Ushbu ishda kuzatilgan mutatsiyalar ham strukturaviy, ham strukturaviy bo'lmagan oqsillarga tegishli edi. Strukturaviy bo'lmagan oqsillar orasida biz NSP1, NSP7, NSP8, NSP9, NSP10 va NSP11 dagi o'zgarishlarni aniqlamadik.
Ushbu ishda kuzatilgan mutatsiyalar soni oqsillarning molekulyar parametrlariga to'g'ri keladi; mutatsiyalarning eng ko'p soni NSP3 va boshoq oqsilida aniqlangan. NSP3, eng yirik koronavirus oqsili, replikatsiya/transkripsiya jarayonlarida ishtirok etadigan muhim oqsillardan biridir. NSP3 SARS da yaxshi tasdiqlangan proteazlardan biridir; NSP3 papainga o'xshash funktsiyalar uchun javobgardir va NSP5 3CL (ximotripsinga o'xshash asosiy) proteaza sifatida tanilgan.
Oqsil uzunligi bilan taqqoslaganda, genomdagi mutatsiyalarning eng ko'p soni N oqsil (9 mutatsiya) va ORF3a (10 mutatsiya) da kuzatilgan. Mutatsiyalarning eng yuqori soni (12 va 13) mos ravishda NSP3 va spike oqsillarida topilgan bo'lsa ham, ularning chastotalari oqsil uzunligiga nisbatan oraliq edi. Oldingi variantlar bilan taqqoslaganda, delta varianti yuqori o'tkazuvchanlikka ega va vaktsinalarning samaradorligi unga nisbatan past edi. Biz genom o'zgarishlarini yaxshiroq tushunish va yangi variantlarga qarshi kurashish uchun butun genomni o'qishimiz kerak edi. Bizning natijalarimiz sinonimlarga qaraganda ikki baravar yuqori noto'g'ri mutatsiyalarni ko'rsatdi.
Spike oqsili. Pandemiya davrida koronavirusning yuqori patogen ta'siri ko'plab xususiyatlar bilan bog'liq edi. Spike oqsilining angiotensinga aylantiruvchi 2 fermentga (ACE2) yaqinlik retseptorlarini bog'lovchi domeni (RBD) virusning halokatli ta'siriga hissa qo'shadigan eng ko'p keltirilgan nuqtalardan biri edi. Turli xil virus shtammlaridagi RBD mutatsiyalari uning ACE2 ga ta'sirini aniqladi, bu esa bog'lanish yaqinligining pasayishiga yoki kuchayishiga olib keldi. Ushbu ishda biz barcha o'rganilgan 17 bemorda oltita mutatsiyani (ortiqcha bitta o'chirish) kuzatdik (1-jadval). Bir bemorda faqat to'rtta o'zgarish aniqlandi. 2 va 6 bemorda ikkita mutatsiya aniqlandi.
D614G, L452R, P681R va T478K o'zgarishlari avvalroq boshqa ishlarda aniqlangan. Ushbu o'zgarishlar orasida sirtdagi elektrostatik o'zaro ta'sirlarning o'zgarishiga olib keladiganlarni eng muhimi deb hisoblash mumkin. Yuzaki zaryad konformatsion o'zgarishlarni osonlashtirishi mumkin bo'lgan elektrostatik o'zaro ta'sirga asoslangan oqsillarni bog'lash samaradorligiga hissa qo'shadigan nuqtalardan biri sifatida qabul qilinadi. Ushbu ishda o'rganilgan bemorlar orasida biz Spike oqsilining RBD ning ACE2 ga yaqinligiga ta'sir qilmagan bir nechta o'zgarishlarni kuzatdik.
O'zgarishlarning aksariyati RBD dan boshqa saytlarga tegishli yoki RBD-ACE2 o'zaro ta'siriga kiritilmagan. Ushbu ishda barcha bemorlarda aniqlangan oltita mutatsiyadan uchtasi Arg yoki Lysga o'zgarishlar bo'lgan. Muhim o'zgarish pLeu452Arg ga tegishli bo'lib, u erda 452-
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS" 25-26 SEPTEMBER, 2024
pozitsiyadagi Leu Arg ga o'zgardi. Aggarval va boshqalar. (29) pLeu452Arg mutatsiyasidan kelib chiqadigan mustahkamlangan bog'lanish yaqinligini o'rnatdi
Xulosa. Ushbu tadqiqotning keng qamrovli genom sekvenslash ma'lumotlari aylanma SARS CoV-2 variantlarining kelib chiqishi va manbalarini kuzatish hamda O'zbekistonda va undan tashqarida paydo bo'layotgan o'zgarishlarni aniqlash va qiyosiy tahlil qilish imkonini beradi. Mazkur tadqiqotda 2021-yil oxirigacha O'zbekistonda kasallangan shaxslardan to'plangan namunalardan olingan SARS-CoV-2 genom ketma-ketligi tasvirlangan. Ushbu muddat butun mamlakat bo'ylab tarqalib ketgan koronavirus kasalligi pandemiyasining ikkinchi to'lqiniga to'g'ri keladi. Ushbu genomik ketma-ketliklarni qo'lga kiritgandan so'ng, sa'y-harakatlar O'zbekistonda keng tarqalgan SARS CoV-2 shtammlaridan foydalangan holda DNK va o'simlik asosidagi qutulish mumkin bo'lgan vaktsinalarni yaratishga qaratilgan.
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR RO'YXATI
1. Cui J., Li F., Shi Z.L. Origin and evolution of pathogenic coronaviruses.//Nat. Rev. Microbiol. 2019. V.17, N3, pp.181—192.
2. Dhawan M., Sharma A., Priyanka Thakur N., Rajkhowa T.K., Choudhary O.P. Delta variant (B.1.617.2) of SARS-CoV-2: mutations, impact, challenges and possible solutions.//Hum Vaccines Immunother. 2022. V. 18, N 5, pp.206-208.
3. Fehr A.R., Perlman S. Coronaviruses: an overview of their replication and pathogenesis.//Methods Mol Biol. 2015. V.1282, pp.1-23.
4. Harvey W.T., Carabelli A.M., Jackson B., Gupta R.K., Thomson E.C., Harrison E.M. SARS-CoV-2 variants, spike mutations and immune escape.// Nat Rev Microbiol. 2021. V.19, N 7, pp.409-424.
5. Jamison D.A.Jr., Anand Narayanan S., Trovao N.S., Guarnieri J.W., Topper M.J., Moraes-Vieira P.M.A. Comprehensive SARS-CoV-2 and COVID-19 review, Part 1: Intracellular overdrive for SARS-CoV-2 infection.//Eur J Hum Genet. 2022. V.30, N 8, pp.889-898.
6. World Health Organization. hCoV-19 Data Sharing Via GISAID (2023). Available online at: https://www.who.int/activities/tracking-SARS-CoV-2-variants (accessed July 20, 2023).
7. Zhou P., Yang X-L., Wang X-G., Hu B., Zhang L., Zhang W.A. Pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin.//Nature. 2020. V.579, N 7798, pp.270-273.
