بررسی جهش های پروتئین نوکلئوکپسید (N) ویروس کرونا در دامنه موثر در قدرت ایمنی زایی و تاثیر آن بر تست های تشخیص سرولوژیک در نمونه های جدا شده از بیماران مبتلا در استان زنجان
جهش های پروتئین نوکلئوکپسید (N) ویروس کرونا در قدرت ایمنی زایی و تاثیر آن بر تست های تشخیص سرولوژیک
الموضوعات :
سمانه کریم خانی لویی
1
,
سعید قربیان
2
,
ساناز مهمازی
3
,
چنگیز احمدی زاده
4
,
کیوان ندائی
5
1 - گروه ژنتیک مولکولی، واحد اهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اهر، ایران.
2 - گروه ژنتیک مولکولی، واحد اهر، دانشگاه آزاد اسلامی ، اهر ، ایران
3 - گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه ، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان، ایران
4 - گروه میکروبیولوژی، واحد اهر، دانشگاه ازاد اسلامی، اهر، ایران
5 - گروه بیوتکنولوزی پزشکی، دانشکده پزشکی ، دانشگاه علوم پزشکی زنجان، زنجان، ایران.
الکلمات المفتاحية: نوکلئوکپسید, کووید-19, پروتئین N, جهش, IgG,
ملخص المقالة :
زمینه و هدف: کووید-19 یک بیماری ویروسی با شیوع جهانی است که به دلیل جهش¬های مختلفی که در ژنوم ویروس رخ میدهد، دارای واریانت¬های متعددی بوده و شدت و تظاهرات بالینی متنوعی دارد. یکی از پروتئینهای مهم در پاتوژنز و ایمنی زایی ویروس، پروتئین نوکلئوکپسید یا پروتئین N است که دومینهای مختلفی دارد و ایمونوژن ترین دومین آن جهت ارزیابی جهشهای موجود در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفت. مواد و روش¬ها: در این مطالعه در مجموع از 85 بیمار مبتلا به کرونا در استان زنجان نمونه برداری صورت گرفت، و سپس از این نمونهها RNA ویروسی استخراج شده و cDNA ساخته شد. سپس با انجام PCR برای نقاط Hot Spot پروتئینN محصول PCR توالی یابی گردید. توالیها از نظر وجود جهش مورد غربالگری قرار گرفته و فاکتورهای سرمی IgG و IgM مربوط به پروتئین N به روش الیزا مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج: جهش¬های 28881-2-3GGG>AAC، C28977T،C28932T ، C28854T، G28975T، G28881T، C28830T، C28905T و C28977T در پروتئین N مشاهده شدند، که این جهش¬ها در تشخیص ویروس با روش¬های مولکولی تداخل ایجاد می¬کنند. میزان آنتی بادی¬های سرمی IgM و IgGبا تست الایزا در بیماران بررسی شد. بیشترین میزان جهش در نوکلئوتید C28854T بود که منجر به تبدیل S194L میشد. همچنین این موارد جهش یافته تیتر IgG بالاتری داشتند. یک مورد جهش C28830T مشاهده شده در نمونهها از جهش های شناسایی شده در نمونههای ایران بوده است، که منجر به تغییر S186F شده است. نتیجه گیری: منطقه مورد بررسی شامل بخشی از ژنوم ویروس بود که دامنه اتصال به RNA ویروسی پروتئین N را شامل میشد. این دومین قدرت ایمنی زایی بالایی داشته و میتواند در طراحی کیتهای تشخیص ایمونولوژیک سریع، همچنین در پروب کیتهای تشخیص مولکولی مورد استفاده قرار گیرد. این پروتئین که توالی آن نسبتا حفاظت شده است، در واریتههای مختلف ویروس به علت اهمیت عملکردی و با توجه به جهشهای اختصاصی میتواند در طراحی واکسنها با در نظر گرفتن انواع ساب تایپها مورد استفاده قرار گیرد.
1. Hadj Hassine I. Covid‐19 vaccines and variants of concern: a review. Reviews in medical virology. 2022;32(4):e2313.
2. Soraci L, Lattanzio F, Soraci G, Gambuzza ME, Pulvirenti C, Cozza A, et al. COVID-19 vaccines: current and future perspectives. Vaccines. 2022;10(4):608.
3. Trougakos IP, Stamatelopoulos K, Terpos E, Tsitsilonis OE, Aivalioti E, Paraskevis D, et al. Insights to SARS-CoV-2 life cycle, pathophysiology, and rationalized treatments that target COVID-19 clinical complications. Journal of Biomedical Science. 2021;28:1-18.
4. Cui J, Li F, Shi Z-L. Origin and evolution of pathogenic coronaviruses. Nature reviews microbiology. 2019;17(3):181-92.
5. Atri D, Siddiqi HK, Lang JP, Nauffal V, Morrow DA, Bohula EA. COVID-19 for the cardiologist: basic virology, epidemiology, cardiac manifestations, and potential therapeutic strategies. Basic to Translational Science. 2020;5(5):518-36.
6. Cascella M, Rajnik M, Cuomo A, Dulebohn SC, Di Napoli R. Features, evaluation and treatment coronavirus (COVID-19)[Updated 2020 Apr 6]. StatPearls [Internet] Treasure Island (FL): StatPearls Publishing. 2020.
7. Zinzula L, Basquin J, Bohn S, Beck F, Klumpe S, Pfeifer G, et al. High-resolution structure and biophysical characterization of the nucleocapsid phosphoprotein dimerization domain from the Covid-19 severe acute respiratory syndrome coronavirus 2. Biochemical and biophysical research communications. 2021;538:54-62.
8. Schoeman D, Fielding BC. Coronavirus envelope protein: current knowledge. Virology journal. 2019;16(1):1-22.
9. Satarker S, Nampoothiri M. Structural proteins in severe acute respiratory syndrome coronavirus-2. Archives of medical research. 2020;51(6):482-91.
10. Vasireddy D, Vanaparthy R, Mohan G, Malayala SV, Atluri P. Review of COVID-19 variants and COVID-19 vaccine efficacy: what the clinician should know? Journal of Clinical Medicine Research. 2021;13(6):317.
11. Lauring AS, Hodcroft EB. Genetic variants of SARS-CoV-2—what do they mean? Jama. 2021;325(6):529-31.
12. Chen J, Gao K, Wang R, Wei G-W. Prediction and mitigation of mutation threats to COVID-19 vaccines and antibody therapies. Chemical science. 2021;12(20):6929-48.
13. Khan NA, Al-Thani H, El-Menyar A. The emergence of new SARS-CoV-2 variant (Omicron) and increasing calls for COVID-19 vaccine boosters-The debate continues. Travel medicine and infectious disease. 2022;45:102246.
14. Karamipour S, Mojbafan M, Fard RMN. Comparative Analysis of 198 SARS-CoV-2 Genomes from Iran and West Asia, February 2020 to December 2021. Iranian Journal of Pathology. 2023;18(3):289.
15. Uğurel OM, Ata O, BALIK D. Genomic chronicle of SARS-CoV-2: a mutational analysis with over 1 million genome sequences. Turkish Journal of Biology. 2021;45(7):425-35.
16. Gómez CE, Perdiguero B, Esteban M. Emerging SARS-CoV-2 variants and impact in global vaccination programs against SARS-CoV-2/COVID-19. Vaccines. 2021;9(3):243.
17. Saha I, Ghosh N, Sharma N, Nandi S. Hotspot mutations in SARS-CoV-2. Frontiers in Genetics. 2021;12:753440.
18. Ahmad W, Ahmad S, Basha R. Analysis of the mutation dynamics of SARS-CoV-2 genome in the samples from Georgia State of the United States. Gene. 2022;841:146774.
19. Negara MRM, Krissanti I, Pradini GW. Analysis of SARS-CoV-2 nucleocapsid protein sequence variations in ASEAN countries. Medical Journal of Indonesia. 2021;30(2):89–95-89–95.
20. Thakur S, Sasi S, Pillai SG, Nag A, Shukla D, Singhal R, et al. SARS-CoV-2 mutations and their impact on diagnostics, therapeutics and vaccines. Frontiers in medicine. 2022;9:815389.
21. Banerjee A, Sarkar R, Mitra S, Lo M, Dutta S, Chawla-Sarkar M. The novel coronavirus enigma: phylogeny and analyses of coevolving mutations among the sars-cov-2 viruses circulating in India. JMIR Bioinformatics and Biotechnology. 2020;1(1):e20735.
22. Maleki A, Fereydouni Z, Tavakoli M, Ezani A, Hosseini M, Nemati AH, et al. Novel Mutations Associated with N-Gene Target Failure in SARS-COV-2 Genome in Iran, Case Series. Journal of Medical Microbiology and Infectious Diseases. 2022;10(3):141-5.
23. Zhao N, Zhou N, Fan H, Ding J, Xu X, Dong X, et al. Mutations and phylogenetic analyses of SARS-CoV-2 among imported COVID-19 from abroad in Nanjing, China. Frontiers in Microbiology. 2022;13:851323.
24. Klink GV, Safina KR, Garushyants SK, Moldovan M, Nabieva E, Consortium C, et al. Spread of endemic SARS-CoV-2 lineages in Russia. MedRxiv. 2021:2021.05. 25.21257695.
25. Annavajhala MK, Mohri H, Wang P, Nair M, Zucker JE, Sheng Z, et al. Emergence and expansion of SARS-CoV-2 B. 1.526 after identification in New York. Nature. 2021;597(7878):703-8.
26. Cubuk J, Alston JJ, Incicco JJ, Singh S, Stuchell-Brereton MD, Ward MD, et al. The SARS-CoV-2 nucleocapsid protein is dynamic, disordered, and phase separates with RNA. Nature communications. 2021;12(1):1936.
27. Vicco A, Caccuri F, Messali S, Vitiello A, Emmi A, Del Vecchio C, et al. Genomic surveillance of SARS-CoV-2 in patients presenting neurological manifestations. PloS one. 2022;17(6):e0270024.
28. Laamarti M, Alouane T, Kartti S, Chemao-Elfihri M, Hakmi M, Essabbar A, et al. Large scale genomic analysis of 3067 SARS-CoV-2 genomes reveals a clonal geo-distribution and a rich genetic variations of hotspots mutations. PloS one. 2020;15(11):e0240345.
29. Ayub MI. A Unique Trinucleotide-Bloc Mutation-Based Two SARS-CoV-2 Genotypes with Potential Pathogenic Impacts. Advances in Virology. 2022;2022.
30. Lesbon JCC, Poleti MD, de Mattos Oliveira EC, Patané JSL, Clemente LG, Viala VL, et al. Nucleocapsid (N) gene mutations of SARS-CoV-2 can affect real-time RT-PCR diagnostic and impact false-negative results. Viruses. 2021;13(12):2474.
31. Samoilov AE, Kaptelova VV, Bukharina AY, Shipulina OY, Korneenko EV, Saenko SS, et al. Case report: change of dominant strain during dual SARS-CoV-2 infection. BMC Infectious Diseases. 2021;21:1-8.
32. C. Caserta L, Mitchell PK, Plocharczyk E, Diel DG. Identification of a SARS-CoV-2 lineage B1. 1.7 virus in New York following return travel from the United Kingdom. Microbiology resource announcements. 2021;10(9):10.1128/mra. 00097-21.
33. Majumdar P, Niyogi S. SARS-CoV-2 mutations: The biological trackway towards viral fitness. Epidemiology & Infection. 2021;149.
34. Cao L, Xu T, Liu X, Ji Y, Huang S, Peng H, et al. The Impact of Accumulated Mutations in SARS-CoV-2 Variants on the qPCR Detection Efficiency. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 2022;12:823306.
35. Hilti D, Wehrli F, Roditscheff A, Risch M, Risch L, Egli A, et al. SARS-CoV-2 Nucleocapsid Protein Mutations Found in Switzerland Disrupt N-Gene Amplification in Commonly Used Multiplex RT-PCR Assay. Pathogens. 2023;12(12):1383.
36. Zhao H, Nguyen A, Wu D, Li Y, Hassan SA, Chen J, et al. Plasticity in structure and assembly of SARS-CoV-2 nucleocapsid protein. PNAS nexus. 2022;1(2):pgac049.
37. Kiryanov SA, Levina TA, Konopleva MV, Suslov AP. Identification of hotspot mutations in the N gene of SARS-CoV-2 in Russian clinical samples that may affect the detection by reverse transcription-PCR. Diagnostics. 2022;12(1):147.
38. Kozlovskaya L, Piniaeva A, Ignatyev G, Selivanov A, Shishova A, Kovpak A, et al. Isolation and phylogenetic analysis of SARS-CoV-2 variants collected in Russia during the COVID-19 outbreak. International Journal of Infectious Diseases. 2020;99:40-6.
39. Hasan R, Hossain ME, Miah M, Hasan MM, Rahman M, Rahman MZ. Identification of novel mutations in the N gene of SARS-CoV-2 that adversely affect the detection of the virus by reverse transcription-quantitative PCR. Microbiology Spectrum. 2021;9(1):e00545-21.
40. Laine P, Nihtilä H, Mustanoja E, Lyyski A, Ylinen A, Hurme J, et al. SARS‐CoV‐2 variant with mutations in N gene affecting detection by widely used PCR primers. Journal of Medical Virology. 2022;94(3):1227-31.
41. Holland SC, Bains A, Holland LA, Smith MF, Sullins RA, Mellor NJ, et al. SARS-CoV-2 Delta variant N gene mutations reduce sensitivity to the TaqPath COVID-19 multiplex molecular diagnostic assay. Viruses. 2022;14(6):1316.
42. Zhou Y, Zhang L, Xie Y-H, Wu J. Advancements in detection of SARS-CoV-2 infection for confronting COVID-19 pandemics. Laboratory investigation. 2022;102(1):4-13.
43. Tsuchiya K, Maeda K, Matsuda K, Takamatsu Y, Kinoshita N, Kutsuna S, et al. Neutralization activity of IgG antibody in COVID‑19‑convalescent plasma against SARS-CoV-2 variants. Scientific Reports. 2023;13(1):1263.
44. Jalkanen P, Pasternack A, Maljanen S, Melén K, Kolehmainen P, Huttunen M, et al. A combination of N and S antigens with IgA and IgG measurement strengthens the accuracy of SARS-CoV-2 serodiagnostics. The Journal of infectious diseases. 2021;224(2):218-28.
45. Alamri SS, Alsaieedi A, Khouqeer Y, Afeef M, Alharbi S, Algaissi A, et al. The importance of combining serological testing with RT-PCR assays for efficient detection of COVID-19 and higher diagnostic accuracy. PeerJ. 2023;11:e15024.
46. Raheja H, Das S, Banerjee A, P D, Mukhopadhyay D, Ramachandra SG, et al. RG203KR mutations in SARS-CoV-2 nucleocapsid: assessing the impact using a virus-like particle model system. Microbiology Spectrum. 2022;10(4):e00781-22.
47. Alsuwairi FA, Alsaleh AN, Alsanea MS, Al-Qahtani AA, Obeid D, Almaghrabi RS, et al. Association of SARS-CoV-2 Nucleocapsid Protein Mutations with Patient Demographic and Clinical Characteristics during the Delta and Omicron Waves. Microorganisms. 2023;11(5):1288.
48. Mitani A, Horie T, Yokoyama R, Nakano Y, Hamada K, Inoue Y, et al. Interpretations of SARS-CoV-2 IgM and IgG antibody titers in the seroepidemiological study of asymptomatic healthy volunteers. Journal of Infection and Chemotherapy. 2022;28(2):266-72.
49. Dang M, Song J. CTD of SARS‐CoV‐2 N protein is a cryptic domain for binding ATP and nucleic acid that interplay in modulating phase separation. Protein Science. 2022;31(2):345-56.
50. Cosar B, Karagulleoglu ZY, Unal S, Ince AT, Uncuoglu DB, Tuncer G, et al. SARS-CoV-2 mutations and their viral variants. Cytokine & growth factor reviews. 2022;63:10-22.
51. Eskier D, Karakülah G, Suner A, Oktay Y. RdRp mutations are associated with SARS-CoV-2 genome evolution. PeerJ. 2020;8:e9587.
52. Abbasian MH, Mahmanzar M, Rahimian K, Mahdavi B, Tokhanbigli S, Moradi B, et al. Global landscape of SARS-CoV-2 mutations and conserved regions. Journal of Translational Medicine. 2023;21(1):152.
53. Jungreis I, Sealfon R, Kellis M. SARS-CoV-2 gene content and COVID-19 mutation impact by comparing 44 Sarbecovirus genomes. Nature communications. 2021;12(1):2642.
54. Ayub MI. Reporting two SARS-CoV-2 strains based on a unique trinucleotide-bloc mutation and their potential pathogenic difference. 2020.
