Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phân tích các điểm đứt gãy tái tổ hợp giữa các phân loại HIV-1 cho thấy khu vực có xác suất ghép cặp cao có thể là yếu tố cơ bản hơn so với tính tương đồng trình tự ảnh hưởng đến tái tổ hợp HIV-1
Tóm tắt
Với sự gia tăng dữ liệu về HIV-1, một mô hình phân tử liên quan hơn mô tả chi tiết cơ chế tái tổ hợp gen của HIV-1 thường yêu cầu nâng cấp. Hiện tại, sự hiểu biết cấu trúc chưa đầy đủ về cơ chế lựa chọn bản sao cùng với một số vấn đề khác trong lĩnh vực này thiếu sự làm sáng tỏ đã dẫn chúng tôi tiến hành phân tích mối tương quan giữa phân bố điểm đứt gãy và (1) xác suất ghép cặp và (2) tính tương đồng di truyền giữa các phân loại để khám phá thêm các cơ chế cấu trúc. Các chuỗi gần như đầy đủ của các URFs từ châu Á, châu Âu và châu Phi (một chuỗi/mẫu bệnh nhân), và các chuỗi đại diện của các CRFs toàn cầu đã được lấy từ cơ sở dữ liệu HIV Los Alamos. Các mẫu tái tổ hợp của chúng đã được phân tích chi tiết bằng jpHMM. Sau đó, các mối quan hệ giữa phân bố điểm đứt gãy và (1) xác suất ghép cặp, và (2) tính tương đồng di truyền giữa các phân loại đã được nghiên cứu. Kiểm định tương quan Pearson cho thấy tất cả các nhóm URF và nhóm CRF đều thể hiện cùng một kiểu phân bố điểm đứt gãy. Ngoài ra, kiểm định hai mẫu Wilcoxon chỉ ra sự hạn chế đáng kể và không thể giải thích được của tái tổ hợp trong các khu vực có xác suất ghép cặp cao. Các khu vực này đã được phát hiện là rất được bảo tồn trên các trạng thái sinh học khác nhau (tức là, tương đồng giữa các phân loại mạnh), và tính tương đồng di truyền đã được xác định là một yếu tố rất quan trọng thúc đẩy tái tổ hợp. Do đó, các kết quả đã chỉ ra sự bất đồng không ngờ giữa tính tương đồng giữa các phân loại và phân bố điểm đứt gãy, điều này đã được xác nhận thêm bởi phân tích tính tương đồng di truyền. Phân tích của chúng tôi tiết lộ một xung đột nghiêm trọng giữa các kết quả từ các toàn phần HIV-1 tự nhiên và những kết quả từ các vector thí nghiệm dựa trên HIV-1, trong đó tính tương đồng di truyền đã được chỉ ra là một yếu tố rất quan trọng thúc đẩy tái tổ hợp. Các kết quả này cho thấy khu vực với xác suất ghép cặp cao có thể là một yếu tố cơ bản hơn ảnh hưởng đến tái tổ hợp HIV-1 so với tính tương đồng trình tự trong các nhiễm HIV-1 tự nhiên. Các phát hiện của chúng tôi sẽ có liên quan đến việc nâng cao hiểu biết về các cơ chế tái tổ hợp HIV-1.
Từ khóa
#HIV-1 #tái tổ hợp gen #xác suất ghép cặp #phân loại gen #phân phối điểm đứt gãy #tương đồng di truyềnTài liệu tham khảo
Onafuwa-Nuga A, Telesnitsky A. The remarkable frequency of human immunodeficiency virus type 1 genetic recombination. Microbiol Mol Biol Rev. 2009;73(3):451–80. Table of Contents.
Jia L, Gui T, Li L, Liu S, Li H, Bao Z, Wang X, Zhuang D, Li T, Han J, et al. A considerable proportion of CRF01_AE strains in China originated from circulating intrasubtype recombinant forms (CIRF). BMC Infect Dis. 2015;15(1):528.
An W, Telesnitsky A. HIV-1 genetic recombination: experimental approaches and observations. AIDS Rev. 2002;4(4):195–212.
Junghans RP, Boone LR, Skalka AM. Products of reverse transcription in avian retrovirus analyzed by electron microscopy. J Virol. 1982;43(2):544–54.
Junghans RP, Boone LR, Skalka AM. Retroviral DNA H structures: displacement-assimilation model of recombination. Cell. 1982;30(1):53–62.
Coffin JM. Structure, replication, and recombination of retrovirus genomes: some unifying hypotheses. J Gen Virol. 1979;42(1):1–26.
Basu VP, Song M, Gao L, Rigby ST, Hanson MN, Bambara RA. Strand transfer events during HIV-1 reverse transcription. Virus Res. 2008;134(1–2):19–38.
Fan J, Negroni M, Robertson DL. The distribution of HIV-1 recombination breakpoints. Infect Genet Evol. 2007;7(6):717–23.
Galetto R, Moumen A, Giacomoni V, Véron M, Charneau P, Negroni M. The Structure of HIV-1 Genomic RNA in the gp120 Gene Determines a Recombination Hot Spot in Vivo. J Biol Chem. 2004;279(35):36625–32.
Zhuang J, Jetzt AE, Sun G, Yu H, Klarmann G, Ron Y, Preston BD, Dougherty JP. Human immunodeficiency virus type 1 recombination: rate, fidelity, and putative hot spots. J Virol. 2002;76(22):11273–82.
Simon-Loriere E, Martin DP, Weeks KM, Negroni M. RNA structures facilitate recombination-mediated gene swapping in HIV-1. J Virol. 2010;84(24):12675–82.
Magiorkinis G, Paraskevis D, Vandamme A-M, Magiorkinis E, Sypsa V, Hatzakis A. In vivo characteristics of human immunodeficiency virus type 1 intersubtype recombination: determination of hot spots and correlation with sequence similarity. J Gen Virol. 2003;84(10):2715–22.
Schultz AK, Zhang M, Bulla I, Leitner T, Korber B, Morgenstern B, Stanke M. jpHMM: improving the reliability of recombination prediction in HIV-1. Nucleic Acids Res. 2009;37(Web Server issue):W647–51.
Jia L, Li L, Li H, Liu S, Wang X, Bao Z, Li T, Zhuang D, Liu Y, Li J. Recombination Pattern Reanalysis of Some HIV-1 Circulating Recombination Forms Suggest the Necessity and Difficulty of Revision. PLoS One. 2014;9(9):e107349.
Zhang M, Foley B, Schultz AK, Macke JP, Bulla I, Stanke M, Morgenstern B, Korber B, Leitner T. The role of recombination in the emergence of a complex and dynamic HIV epidemic. Retrovirology. 2010;7:25.
Watts JM, Dang KK, Gorelick RJ, Leonard CW, Bess Jr JW, Swanstrom R, Burch CL, Weeks KM. Architecture and secondary structure of an entire HIV-1 RNA genome. Nature. 2009;460(7256):711–6.
Pollom E, Dang KK, Potter EL, Gorelick RJ, Burch CL, Weeks KM, Swanstrom R. Comparison of SIV and HIV-1 genomic RNA structures reveals impact of sequence evolution on conserved and non-conserved structural motifs. PLoS Pathog. 2013;9(4):e1003294.
Wilkinson KA, Gorelick RJ, Vasa SM, Guex N, Rein A, Mathews DH, Giddings MC, Weeks KM. High-throughput SHAPE analysis reveals structures in HIV-1 genomic RNA strongly conserved across distinct biological states. PLoS Biol. 2008;6(4):e96.
An W, Telesnitsky A. Effects of varying sequence similarity on the frequency of repeat deletion during reverse transcription of a human immunodeficiency virus type 1 vector. J Virol. 2002;76(15):7897–902.
Rhode BW, Emerman M, Temin HM. Instability of large direct repeats in retrovirus vectors. J Virol. 1987;61(3):925–7.
Dang Q, Hu WS. Effects of homology length in the repeat region on minus-strand DNA transfer and retroviral replication. J Virol. 2001;75(2):809–20.
Pfeiffer JK, Telesnitsky A. Effects of limiting homology at the site of intermolecular recombinogenic template switching during Moloney murine leukemia virus replication. J Virol. 2001;75(23):11263–74.
Duggal NK, Goo L, King SR, Telesnitsky A. Effects of identity minimization on Moloney murine leukemia virus template recognition and frequent tertiary template-directed insertions during nonhomologous recombination. J Virol. 2007;81(22):12156–68.
Brincat JL, Pfeiffer JK, Telesnitsky A. RNase H activity is required for high-frequency repeat deletion during Moloney murine leukemia virus replication. J Virol. 2002;76(1):88–95.
Nikolenko GN, Svarovskaia ES, Delviks KA, Pathak VK. Antiretroviral drug resistance mutations in human immunodeficiency virus type 1 reverse transcriptase increase template-switching frequency. J Virol. 2004;78(16):8761–70.
Schlub TE, Grimm AJ, Smyth RP, Cromer D, Chopra A, Mallal S, Venturi V, Waugh C, Mak J, Davenport MP. 15-20% of HIV substitution mutations are associated with recombination. J Virol. 2014.
Marchand B, Gotte M. Impact of the translocational equilibrium of HIV-1 reverse transcriptase on the efficiency of mismatch extensions and the excision of mispaired nucleotides. Int J Biochem Cell Biol. 2004;36(9):1823–35.
Perrino FW, Preston BD, Sandell LL, Loeb LA. Extension of mismatched 3′ termini of DNA is a major determinant of the infidelity of human immunodeficiency virus type 1 reverse transcriptase. Proc Natl Acad Sci U S A. 1989;86(21):8343–7.
Malim MH, Emerman M. HIV-1 sequence variation: drift, shift, and attenuation. Cell. 2001;104(4):469–72.
Wain-Hobson S, Renoux-Elbe C, Vartanian JP, Meyerhans A. Network analysis of human and simian immunodeficiency virus sequence sets reveals massive recombination resulting in shorter pathways. J Gen Virol. 2003;84(Pt 4):885–95.
King SR, Duggal NK, Ndongmo CB, Pacut C, Telesnitsky A. Pseudodiploid genome organization AIDS full-length human immunodeficiency virus type 1 DNA synthesis. J Virol. 2008;82(5):2376–84.
Peliska JA, Benkovic SJ. Mechanism of DNA strand transfer reactions catalyzed by HIV-1 reverse transcriptase. Science. 1992;258(5085):1112–8.
Abbondanzieri EA, Bokinsky G, Rausch JW, Zhang JX, Le Grice SF, Zhuang X. Dynamic binding orientations direct activity of HIV reverse transcriptase. Nature. 2008;453(7192):184–9.
Guo J, Henderson LE, Bess J, Kane B, Levin JG. Human immunodeficiency virus type 1 nucleocapsid protein promotes efficient strand transfer and specific viral DNA synthesis by inhibiting TAR-dependent self-priming from minus-strand strong-stop DNA. J Virol. 1997;71(7):5178–88.
Lapadat-Tapolsky M, Gabus C, Rau M, Darlix JL. Possible roles of HIV-1 nucleocapsid protein in the specificity of proviral DNA synthesis and in its variability. J Mol Biol. 1997;268(2):250–60.
Holliday R. A mechanism for gene conversion in fungi. Genet Res. 2007;89(5–6):285–307.
Szostak JW, Orr-Weaver TL, Rothstein RJ, Stahl FW. The double-strand-break repair model for recombination. Cell. 1983;33(1):25–35.