Published January 1, 2022
| Version v1
Publication
Evidence for selection on SARS-CoV-2 RNA translation revealed by the evolutionary dynamics of mutations in UTRs and CDSs
Creators
- 1. Zhengzhou University
- 2. BGI Group (China)
- 3. Peking University People's Hospital
- 4. Peking University
- 5. Northeast Agricultural University
- 6. Second Affiliated Hospital of Zhejiang University
- 7. Third Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University
- 8. Guangzhou Medical University
- 9. Tang Du Hospital
- 10. Chongqing Medical University
- 11. Sichuan University
- 12. The University of Texas MD Anderson Cancer Center
- 13. Capital University
- 14. Capital Medical University
- 15. McMaster University
- 16. Universidad del Noreste
- 17. Lanzhou University
- 18. Huazhong University of Science and Technology
- 19. Lanzhou University Second Hospital
- 20. Anhui Agricultural University
- 21. Nanjing University
- 22. Guangzhou University of Chinese Medicine
- 23. Northeast Forestry University
- 24. Qingdao Agricultural University
- 25. Jiangsu Province Hospital
- 26. West China Hospital of Sichuan University
- 27. Xuzhou Medical College
- 28. Sichuan Center for Disease Control and Prevention
- 29. Nanjing Drum Tower Hospital
- 30. Anhui University of Science and Technology
- 31. Soochow University
- 32. Children's Hospital of Suzhou University
- 33. Second Affiliated Hospital of Dalian Medical University
- 34. Jilin Agricultural University
- 35. Chinese People's Liberation Army
- 36. University Hospital Heidelberg
- 37. Heidelberg University
- 38. Fudan University
- 39. Nanjing Medical University
- 40. China Agricultural University
- 41. Nankai University
- 42. Guangxi University
- 43. Shanghai Jiao Tong University
- 44. Huazhong Agricultural University
- 45. Qingdao University
- 46. Gilead Sciences (United States)
- 47. Bill & Melinda Gates Foundation
- 48. University of Macau
- 49. Sixth Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University
- 50. Sun Yat-sen University
Description
RNA translation is the rate-limiting step when cells synthesize proteins. Elevating translation efficiency (TE) is intuitively beneficial. Particularly, when viruses invade host cells, how to compete with endogenous RNAs for efficient translation is a major issue to be resolved. We collected millions of worldwide SARS-CoV-2 sequences during the past year and traced the dynamics of allele frequency of every mutation. We defined adaptive and deleterious mutations according to the rise and fall of their frequencies along time. For 5ʹUTR and synonymous mutations in SARS-CoV-2, the selection on TE is evident near start codons. Adaptive mutations generally decrease GC content while deleterious mutations increase GC content. This trend fades away with increasing distance to start codons. Mutations decreasing GC content near start codons would unravel the complex RNA structure and facilitate translation initiation, which are beneficial to SARS-CoV-2, and vice versa. During this evolutionary arms race between human and virus, SARS-CoV-2 tries to improve its cis elements to compete with host RNAs for rapid translation.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
ترجمة الحمض النووي الريبي هي خطوة تحديد المعدل عندما تقوم الخلايا بتوليف البروتينات. رفع كفاءة الترجمة مفيد بشكل حدسي. على وجه الخصوص، عندما تغزو الفيروسات الخلايا المضيفة، فإن كيفية التنافس مع الحمض النووي الريبي الداخلي للترجمة الفعالة هي قضية رئيسية يجب حلها. جمعنا الملايين من تسلسلات سارس- كوف-2 في جميع أنحاء العالم خلال العام الماضي وتتبعنا ديناميكيات تواتر الأليل لكل طفرة. لقد حددنا الطفرات التكيفية والضارة وفقًا لصعود وهبوط تردداتها بمرور الوقت. بالنسبة للطفرات الخماسية والمترادفة في فيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة، يكون التحديد على TE واضحًا بالقرب من كودونات البداية. تقلل الطفرات التكيفية عمومًا من محتوى مركز التجميع بينما تزيد الطفرات الضارة من محتوى مركز التجميع. يتلاشى هذا الاتجاه مع زيادة المسافة لبدء الكودونات. من شأن الطفرات التي تقلل من محتوى GC بالقرب من كودونات START أن تكشف بنية الحمض النووي الريبي المعقدة وتسهل بدء الترجمة، والتي تفيد SARS - CoV -2، والعكس صحيح. خلال سباق التسلح التطوري هذا بين الإنسان والفيروس، يحاول فيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة تحسين عناصره للتنافس مع الحمض النووي الريبي المضيف للترجمة السريعة.Translated Description (French)
La traduction de l'ARN est l'étape limitant le taux lorsque les cellules synthétisent des protéines. Améliorer l'efficacité de la traduction (ET) est intuitivement bénéfique. En particulier, lorsque les virus envahissent les cellules hôtes, comment rivaliser avec les ARN endogènes pour une traduction efficace est un problème majeur à résoudre. Nous avons collecté des millions de séquences SARS-CoV-2 dans le monde au cours de l'année écoulée et avons retracé la dynamique de la fréquence des allèles de chaque mutation. Nous avons défini des mutations adaptatives et délétères en fonction de la hausse et de la baisse de leurs fréquences au fil du temps. Pour les mutations 5ʹUTR et synonymes dans le SARS-CoV-2, la sélection sur TE est évidente près des codons de départ. Les mutations adaptatives diminuent généralement la teneur en GC tandis que les mutations délétères augmentent la teneur en GC. Cette tendance s'estompe avec l'augmentation de la distance pour commencer les codons. Des mutations diminuant le contenu en GC près des codons de départ démêleraient la structure complexe de l'ARN et faciliteraient l'initiation de la traduction, qui sont bénéfiques pour le SRAS-CoV-2, et vice versa. Au cours de cette course aux armements évolutive entre l'homme et le virus, le SARS-CoV-2 tente d'améliorer ses éléments cis pour concurrencer les ARN hôtes pour une traduction rapide.Translated Description (Spanish)
La traducción del ARN es el paso limitante de la velocidad cuando las células sintetizan proteínas. Elevar la eficiencia de la traducción (TE) es intuitivamente beneficioso. Particularmente, cuando los virus invaden las células huésped, la forma de competir con los ARN endógenos por una traducción eficiente es un problema importante que debe resolverse. Recopilamos millones de secuencias de SARS-CoV-2 en todo el mundo durante el año pasado y rastreamos la dinámica de la frecuencia alélica de cada mutación. Definimos mutaciones adaptativas y deletéreas en función de la subida y bajada de sus frecuencias a lo largo del tiempo. Para 5 ′ UTR y mutaciones sinónimas en SARS-CoV-2, la selección en TE es evidente cerca de los codones de inicio. Las mutaciones adaptativas generalmente disminuyen el contenido de GC, mientras que las mutaciones perjudiciales aumentan el contenido de GC. Esta tendencia se desvanece con el aumento de la distancia a los codones de inicio. Las mutaciones que disminuyen el contenido de GC cerca de los codones de inicio desentrañarían la estructura compleja del ARN y facilitarían el inicio de la traducción, que son beneficiosos para el SARS-CoV-2, y viceversa. Durante esta carrera armamentista evolutiva entre humanos y virus, el SARS-CoV-2 intenta mejorar sus elementos cis para competir con los ARN del huésped por una traducción rápida.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تم الكشف عن أدلة الاختيار على ترجمة الحمض النووي الريبي لفيروس كورونا 2 المرتبط بمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة من خلال الديناميكيات التطورية للطفرات في UTRs و CDSS
- Translated title (French)
- Preuve de la sélection sur la traduction de l'ARN du SRAS-CoV-2 révélée par la dynamique évolutive des mutations dans les UTR et les CDS
- Translated title (Spanish)
- Evidencia de selección en la traducción del ARN del SARS-CoV-2 revelada por la dinámica evolutiva de mutaciones en UTR y CDS
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4394220021
- DOI
- 10.6084/m9.figshare.20170465