Published November 17, 2020
| Version v1
Publication
Open
Global analysis of more than 50,000 SARS-CoV-2 genomes reveals epistasis between eight viral genes
Creators
- 1. Nanjing University of Posts and Telecommunications
- 2. Nordic Institute for Theoretical Physics
- 3. KTH Royal Institute of Technology
- 4. Stockholm University
- 5. University of Trieste
- 6. AlbaNova
- 7. University of Havana
- 8. University of Gothenburg
- 9. Karolinska Institutet
Description
Genome-wide epistasis analysis is a powerful tool to infer gene interactions, which can guide drug and vaccine development and lead to a deeper understanding of microbial pathogenesis. We have considered all complete SARS-CoV-2 genomes deposited in the GISAID repository until \textbf{four} different cut-off dates, and used Direct Coupling Analysis together with an assumption of Quasi-Linkage Equilibrium to infer epistatic contributions to fitness from polymorphic loci. We find \textbf{eight} interactions, of which three between pairs where one locus lies in gene ORF3a, both loci holding non-synonymous mutations. We also find interactions between two loci in gene nsp13, both holding non-synonymous mutations, and four interactions involving one locus holding a synonymous mutation. Altogether we infer interactions between loci in viral genes ORF3a and nsp2, nsp12 and nsp6, between ORF8 and nsp4, and between loci in genes nsp2, nsp13 and nsp14. The paper opens the prospect to use prominent epistatically linked pairs as a starting point to search for combinatorial weaknesses of recombinant viral pathogens.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعد تحليل المعرفة على مستوى الجينوم أداة قوية لاستنتاج التفاعلات الجينية، والتي يمكن أن توجه تطوير الأدوية واللقاحات وتؤدي إلى فهم أعمق للأمراض الميكروبية. لقد نظرنا في جميع جينومات SARS - CoV -2 الكاملة المودعة في مستودع GISAID حتى \textbf{أربعة} تواريخ قطع مختلفة، واستخدمنا تحليل الاقتران المباشر جنبًا إلى جنب مع افتراض توازن شبه الارتباط لاستنتاج المساهمات المعرفية في اللياقة البدنية من المواقع متعددة الأشكال. نجد \textbf{ثمانية} تفاعلات، منها ثلاثة بين أزواج حيث يقع موضع واحد في الجين ORF3a، وكلاهما يحمل طفرات غير مرادفة. نجد أيضًا تفاعلات بين موقعين في الجين nsp13، وكلاهما يحمل طفرات غير مترادفة، وأربعة تفاعلات تنطوي على موضع واحد يحمل طفرة مترادفة. نستنتج إجمالاً التفاعلات بين المواضع في الجينات الفيروسية ORF3a و nsp2 و nsp12 و nsp6، وبين ORF8 و nsp4، وبين المواضع في الجينات nsp2 و nsp13 و nsp14. تفتح الورقة إمكانية استخدام أزواج بارزة مرتبطة معرفيًا كنقطة انطلاق للبحث عن نقاط الضعف التوافقية لمسببات الأمراض الفيروسية المؤتلفة.Translated Description (French)
L'analyse de l'épistasie à l'échelle du génome est un outil puissant pour déduire les interactions géniques, ce qui peut guider le développement de médicaments et de vaccins et conduire à une compréhension plus approfondie de la pathogenèse microbienne. Nous avons examiné tous les génomes complets du SRAS-CoV-2 déposés dans le référentiel GISAID jusqu'à \textbf{four} différentes dates limites, et utilisé l'analyse de couplage direct avec une hypothèse d'équilibre de quasi-liaison pour déduire les contributions épistatiques à la condition physique à partir de loci polymorphes. Nous trouvons des interactions\textbf{huit}, dont trois entre paires où un locus se trouve dans le gène ORF3a, les deux loci portant des mutations non synonymes. Nous trouvons également des interactions entre deux locus dans le gène nsp13, tous deux porteurs de mutations non synonymes, et quatre interactions impliquant un locus porteur d'une mutation synonyme. Au total, nous déduisons des interactions entre les loci dans les gènes viraux ORF3a et nsp2, nsp12 et nsp6, entre ORF8 et nsp4, et entre les loci dans les gènes nsp2, nsp13 et nsp14. L'article ouvre la perspective d'utiliser des paires épistolaires liées de manière importante comme point de départ pour rechercher les faiblesses combinatoires des agents pathogènes viraux recombinants.Translated Description (Spanish)
El análisis de epistasis en todo el genoma es una herramienta poderosa para inferir interacciones genéticas, que puede guiar el desarrollo de medicamentos y vacunas y conducir a una comprensión más profunda de la patogénesis microbiana. Hemos considerado todos los genomas completos del SARS-CoV-2 depositados en el repositorio de GISAID hasta \textbf{cuatro} fechas límite diferentes, y hemos utilizado el Análisis de Acoplamiento Directo junto con una suposición de Cuasi-Equilibrio de Enlace para inferir las contribuciones epistáticas a la aptitud a partir de loci polimórficos. Encontramos interacciones\textbf{ocho}, de las cuales tres entre pares donde un locus se encuentra en el gen ORF3a, ambos loci que contienen mutaciones no sinónimas. También encontramos interacciones entre dos loci en el gen nsp13, ambos con mutaciones no sinónimas, y cuatro interacciones que involucran un locus con una mutación sinónima. En conjunto, inferimos interacciones entre loci en los genes virales ORF3a y nsp2, nsp12 y nsp6, entre ORF8 y nsp4, y entre loci en los genes nsp2, nsp13 y nsp14. El documento abre la posibilidad de utilizar pares prominentes vinculados epistáticamente como punto de partida para buscar debilidades combinatorias de patógenos virales recombinantes.Files
2010.01260.pdf
Files
(5.7 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:edcbfb9ec0418e3ed8c3f3e7c51c2bf3
|
5.7 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يكشف التحليل العالمي لأكثر من 50000 جينوم لفيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة (SARS - CoV -2) عن حدوث رعاف بين ثمانية جينات فيروسية
- Translated title (French)
- L'analyse globale de plus de 50 000 génomes du SRAS-CoV-2 révèle une épistasie entre huit gènes viraux
- Translated title (Spanish)
- El análisis global de más de 50.000 genomas del SARS-CoV-2 revela epistasis entre ocho genes virales
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3105980255
- DOI
- 10.1073/pnas.2012331117
References
- https://openalex.org/W1415442047
- https://openalex.org/W1811783050
- https://openalex.org/W1862073601
- https://openalex.org/W1965669216
- https://openalex.org/W2005004164
- https://openalex.org/W2005370179
- https://openalex.org/W2008545402
- https://openalex.org/W2017968564
- https://openalex.org/W2043484919
- https://openalex.org/W2048310584
- https://openalex.org/W2053671774
- https://openalex.org/W2059151864
- https://openalex.org/W2063625511
- https://openalex.org/W2091307684
- https://openalex.org/W2092572492
- https://openalex.org/W2097141283
- https://openalex.org/W2101030480
- https://openalex.org/W2108823152
- https://openalex.org/W2127760245
- https://openalex.org/W2130710252
- https://openalex.org/W2137566700
- https://openalex.org/W2147238273
- https://openalex.org/W2152528032
- https://openalex.org/W2158804744
- https://openalex.org/W2160786977
- https://openalex.org/W2605343262
- https://openalex.org/W2751583588
- https://openalex.org/W2807023316
- https://openalex.org/W28766783
- https://openalex.org/W2885306351
- https://openalex.org/W2903261986
- https://openalex.org/W2943109925
- https://openalex.org/W2950410860
- https://openalex.org/W2951188778
- https://openalex.org/W2988868846
- https://openalex.org/W3000092935
- https://openalex.org/W3003217347
- https://openalex.org/W3009854264
- https://openalex.org/W3010020071
- https://openalex.org/W3012546813
- https://openalex.org/W3013348202
- https://openalex.org/W3013594674
- https://openalex.org/W3013825070
- https://openalex.org/W3014450743
- https://openalex.org/W3015371627
- https://openalex.org/W3015444032
- https://openalex.org/W3015647640
- https://openalex.org/W3016636971
- https://openalex.org/W3019137013
- https://openalex.org/W3020188044
- https://openalex.org/W3021365959
- https://openalex.org/W3022203024
- https://openalex.org/W3022285953
- https://openalex.org/W3022687324
- https://openalex.org/W3023868120
- https://openalex.org/W3025090814
- https://openalex.org/W3025626435
- https://openalex.org/W3026051701
- https://openalex.org/W3026367382
- https://openalex.org/W3031411888
- https://openalex.org/W3036178624
- https://openalex.org/W3036719193
- https://openalex.org/W3036912690
- https://openalex.org/W3039798227
- https://openalex.org/W3045645692
- https://openalex.org/W3048402997
- https://openalex.org/W3080158990
- https://openalex.org/W3081626042
- https://openalex.org/W3098888484
- https://openalex.org/W3100163799
- https://openalex.org/W3102678975
- https://openalex.org/W3125590130
- https://openalex.org/W3165376129
- https://openalex.org/W4240446508
- https://openalex.org/W4287949632