Rekombinationsbewusste phylogenetische Analyse von Sarbecoviren

Die Sarbecoviren sind eine Gruppe von einzelsträngigen RNA-Viren mit positivem Genom, die zur Familie der Coronaviridae und zur Gattung der Betacoronaviren gehören. SARS-CoV und SARS-CoV-2 sind die bekanntesten Vertreter dieser Gruppe, da sie in der Lage sind, schwere akute Atemwegserkrankungen beim Menschen auszulösen, wobei das letztgenannte Virus auch für die derzeitige Pandemie verantwortlich ist, die bereits mehr als eine Million Menschenleben gefordert hat.

Nach dem Ausbruch der SARS-CoV-2- Pandemie Ende 2019 machten sich mehrere Forschungsgruppen aus aller Welt daran, den Ursprung dieses Virus zu klären, wobei eine bestimmte Region des Genoms, das Spike- oder S-Gen, im Mittelpunkt der Diskussion stand. Das Spike-Protein spielt eine zentrale Rolle bei der Begünstigung der Infektion des Menschen, da es die ACE2-Rezeptoren der menschlichen Zellen erkennen kann und so die Bindung und Einführung des Virus in die Zelle ermöglicht. Interessanterweise weist eine Region innerhalb der Rezeptorbindungsdomäne (RBD) des S-Gens sechs Aminosäuresubstitutionen auf, die nur SARS-CoV-2 und einem Schuppentier-Coronavirus, das 2019 in China entdeckt wurde, gemeinsam sind, während phylogenetische Analysen des gesamten Genoms gezeigt haben, dass SARS-CoV-2 mehr Ähnlichkeit mit Viren aus Fledermäusen hat. Dies deutet darauf hin, dass SARS-CoV-2 nach einem Rekombinationsereignis zwischen Fledermaus- und Pangolin-Coronaviren entstanden sein könnte, während eine alternative Hypothese besagt, dass diese Substitutionen bereits im jüngsten gemeinsamen Vorfahren dieser beiden und des nächstgelegenen Fledermaus-Coronavirus (dem fünf der sechs Substitutionen fehlen) vorhanden waren.

In diesem Projekt testen wir die vorgeschlagenen Szenarien bezüglich des Ursprungs der RBD-Region in SARS-CoV-2 und seinen nächsten Verwandten. Dies geschieht mit Hilfe des BEAST2-Pakets Bacter, das die gemeinsame Schätzung der Phylogenie und der Rekombinationsgeschichte, einschließlich der Rekombinationsereignisse in der Vorgeschichte, ermöglicht.

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