Rapid Spread of Mutant Alleles in Worldwide SARS-CoV-2 Strains Revealed by Genome-Wide Single Nucleotide Polymorphism and Variation Analysis

게놈 전체에 걸친 단일 뉴클레오티드 다형성 및 변이 분석을 통해 밝혀진 전세계 SARS-CoV-2 균주에서 돌연변이 대립유전자의 급속한 확산

Published on
Journal: Genome Biology and Evolution
[저자] Zhenglin Zhu, Gexin Liu, Kaiwen Meng, Liuqing Yang, Di Liu, Geng Meng
[Category] 변종,
PMC URL    [DOI] 10.1093/gbe/evab015    
[Article Type] Article
[Source] PMC

Abstract
The novel coronavirus (SARS-CoV-2) has become a pandemic and is threatening human health globally. Here, we report nine newly evolved SARS-CoV-2 single nucleotide polymorphism (SNP) alleles those underwent a rapid increase (seven cases) or decrease (two cases) in their frequency for 30-80% in the initial four months, which are further confirmed by intrahost single nucleotide variation analysis using raw sequence data including 8,217 samples. The nine SNPs are mostly (8/9) located in the coding region and are mainly (6/9) nonsynonymous substitutions. The nine SNPs show a complete linkage in SNP pairs and belong to three different linkage groups, named LG_1 to LG_3. Analyses in population genetics show signatures of adaptive selection toward the mutants in LG_1, but no signal of selection for LG_2. Population genetic analysis results on LG_3 show geological differentiation. Analyses on geographic COVID-19 cases and published clinical data provide evidence that the mutants in LG_1 and LG_3 benefit virus replication and those in LG_1 have a positive correlation with the disease severity in COVID-19-infected patients. The mutants in LG_2 show a bias toward mildness of the disease based on available public clinical data. Our findings may be instructive for epidemiological surveys and disease control of COVID-19 in the future.
Keywords: COVID-19; SARS-CoV-2; SNP; iSNV; mutants.

All Keywords
【저자키워드】 COVID-19, SARS-CoV-2, iSNV, SNP, mutants., 【초록키워드】 pandemic, adaptive, Population genetics, severity, disease severity, Variation, iSNV, polymorphism, genetics, Population, Novel coronavirus, Health, Single nucleotide polymorphism, disease control, virus replication, epidemiological survey, mutants, mutant, disease, single nucleotide, patients, Evidence, nucleotide, Frequency, Analysis, epidemiological surveys, linkage groups, Clinical data, COVID-19 case, positive correlation, sequence, coding region, rapid increase, allele, genetic analysis, Population genetic analysis, Complete, benefit, decrease, Seven, initial, nonsynonymous substitutions, the disease, nine, groups, 【제목키워드】 Single nucleotide polymorphism, Rapid, strain, Revealed,
{{{ 추상적인 }}} 신종 코로나바이러스(SARS-CoV-2)가 팬데믹이 되어 전 세계적으로 인간의 건강을 위협하고 있습니다. 여기에서 우리는 초기 4개월 동안 빈도가 30-80%로 급격히 증가(7건) 또는 감소(2건)한 9개의 새로 진화된 SARS-CoV-2 단일 염기 다형성(SNP) 대립유전자를 보고합니다. 8,217개 샘플을 포함하는 원시 서열 데이터를 사용한 숙주 내 단일 뉴클레오티드 변이 분석에 의해 추가로 확인되었습니다. 9개의 SNP는 대부분(8/9) 코딩 영역에 위치하며 주로(6/9) 동의어가 아닌 치환입니다. 9개의 SNP는 SNP 쌍에서 완전한 연결을 보여주며 LG_1에서 LG_3으로 명명된 3개의 서로 다른 연결 그룹에 속합니다. 집단 유전학의 분석은 LG_1의 돌연변이에 대한 적응 선택의 서명을 보여주지만 LG_2에 대한 선택의 신호는 없습니다. LG_3에 대한 개체군 유전자 분석 결과는 지질학적 분화를 보여주고 있다. 지리적 COVID-19 사례 및 공개된 임상 데이터에 대한 분석은 LG_1 및 LG_3의 돌연변이가 바이러스 복제에 도움이 되고 LG_1의 돌연변이가 COVID-19 감염 환자의 질병 중증도와 양의 상관관계가 있다는 증거를 제공합니다. LG_2의 돌연변이는 사용 가능한 공개 임상 데이터를 기반으로 질병의 경도에 대한 편향을 보여줍니다. 우리의 연구 결과는 향후 COVID-19의 역학 조사 및 질병 통제에 도움이 될 수 있습니다. {{ 키워드: }} 코로나19; 사스 코로나바이러스 2; SNP; iSNV; 돌연변이.