Sólin Sólin Rís 07:14 • sest 19:25 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 19:57 • Sest 10:19 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 07:38 • Síðdegis: 19:53 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 01:35 • Síðdegis: 13:47 í Reykjavík
COVID-19 borði í flokk

Hvar og hvenær var COVID-19-veiran fyrst raðgreind?

Arnar Pálsson

Veiran SARS-CoV-2 veldur sjúkdómnum COVID-19 og heimsfaraldri. Erfðaefni veirunnar er einsþátta RNA-strengur. Með því að nota aðferðir sameindalíffræði er hægt að raðgreina erfðaefni veirunnar. Það þýðir að röð basa í erfðaefni hennar er lesin, allir um það bil 29.900 basarnir.[1]

Miðað við opinberlega aðgengileg gögn var veiran SARS-CoV-2 fyrst raðgreind í lok ársins 2019 eða upphafi árs 2020. Sýnið kom úr smituðum einstaklingi í Wuhan í Kína. Bandaríska heilbrigðisstofnunin og stofnun sem sér um varðveislu líffræðilegra upplýsinga, viðhalda gagnagrunni sem almennt er kallaður genabankinn (e. genebank). Hann geymir DNA- og RNA-raðir sem greindar hafa verið í lífverum. Erfðaefni veirunnar SARS-CoV-2 er að finna í skránni NC_045512.2. og þar sést röð erfðaefnisins og bygging mengisins (1. og 2. mynd).

Mynd. 1. SARS-CoV-2 veiran er með 29.903 basa einsþátta RNA-mengi. Röð fyrstu 300 basana, eftir að hún var þýdd í DNA-streng til hægðarauka, er sýnd á myndinni. Skrána (NC_045512.2) sem geymir alla röðina má nálgast á vef NCBI.

Erfðefni veirunnar er eins og áður sagði á einsþátta RNA-formi. En gögnin í 1. mynd sýna DNA-röð.[2] Ástæðurnar fyrir því eru tvær. RNA er mjög óstöðug sameind og því er langsamlega algengast að raðgreina slíkar veirur með því að nota svonefndan víxlrita, sem umbreytir RNA í DNA, sem er síðan sett í raðgreiningu eftir viðeigandi hreinsunarskref. Hin er sú að líffræðingum er tamara að hugsa um erfðaefni á DNA-formi og forrit sem vinna með gögnin byggja á þeirri nálgun.

Með því að nota reiknirit og samþætta upplýsingar um byggingu skyldra veira var fljótlegt að setja fram tilgátur um virkni erfðaefnis SARS-CoV-2, hvað myndar prótín og hvað ekki, hvernig þau eru uppbyggð og svo framvegis (2. mynd). Þessar tilgátur hafa síðan verið prófaðar á nýliðnu rúmu ári, og ýmist staðfestar eða hraktar. Þannig eflist þekking okkar á eiginleikum veirunnar og við áttum okkur einnig á því hvað enn er á huldu.

2. mynd. Bygging erfðamengis SARS-CoV-2-veirunnar, frá vinstri til hægri (1 til 29.903 basa). Efst á myndinni eru sýndir grænir strengir, sem samsvara ólíkum prótínum sem erfðaefnið skráir fyrir. Fyrir neðan er nánari útlistun á ólíkum líffræðilegum og lífefnafræðilegum einingum innan prótínana með vísan til virkni og byggingar. Á myndina vantar samantekt um S-prótínið, vegna þess að ramminn var of stór til að passa inn í skjá pistlahöfundar. Myndin er gerð með með forritinu Sequence viewer og er af vef NCBI.

Fyrsta röðin sem eignuð er SARS-CoV-2 er skráð 5. janúar 2020, en líklega var hún raðgreind nokkrum dögum fyrr, því úrvinnsla á röðinni og keyrsla spálíkana til að greina byggingu mengisins og staðsetningu gena tekur sinn tíma. Röðin kom úr grein sem birtist í lok janúar 2020 og fjallaði um greiningu á erfðamengi veirunnar úr fimm sjúklingum. Einnig var rýnt í skyldleika hennar við aðrar veirur og mögulegan uppruna. Fjallað var um þetta í mars árið 2020 í svari við spurningunni Hvaðan kom COVID-19-veiran?

Síðan þá hefur mikið vatn runnið til sjávar. Þann 1. september 2021 höfðu erfðamengi veirunnar úr næstum 1,3 milljónum sýna (einstaklinga) verið raðgreind, samkvæmt vefsíðu NCBI (3. mynd). Það að rannsóknarhópar hafi deilt erfðafræðilegum gögnum, gert þau aðgengileg fyrir aðra og þróað leiðir til samþættingar á upplýsingum hefur reynst gríðarlega mikilvægt fyrir vöktun á veirunni og þróun hennar. Einnig skiptir miklu að gögn um smit og sjúkrahúsinnlagnir séu opin og þeim deilt á heimsvísu. Samþætting þessara gagna hefur gert vísindamönnum kleift að skilja betur smitleiðir, áhrif samkomutakmarkana og bóluefna og annarra aðferða okkar til að stemma stigu við faraldri og sjúkdómnum.

3. mynd. Samantekt um gögn sem tengjast SARS-CoV-2 á vefsvæðum NCBI þann 1. september 2021. Yfirlitið tiltekur gögn úr fimm flokkum; SRA runs stendur fyrir gögn úr háhraðaraðgreiningum á veirusýnum, Nucleotide records eru raðgreind mengi eða hlutar þeirra úr sýnum, clinicalTrials.gov eru skráð lyfjapróf sem tengjast veirunni, Pubmed heldur utan um birtar rannsóknagreinar og umfjallanir í fagtímaritum um veiruna og PMC um slíkar greinar sem eru aðgengilegar í „rafgreinasafni“ stofnunarinnar. Fyrir nýjustu tölur, og til að svala sinni forvitni, er lesendum bent á að heimsækja vefsíðuna SARS-CoV-2 Resources - NCBI.

Samantekt.

  • Raðgreining er leið til að lesa erfðamengi veira og annarra lífvera.
  • SARS-CoV-2 var fyrst raðgreind úr kínverskum einstaklingum um áramótin 2019/20.
  • Síðan þá hefur hluti erfðamengis úr rúmri milljón sýna verið raðgreind, og eru þau aðgengileg í gagngrunnum.

Tilvísanir:
  1. ^ Lengdin er skráð 29.903 samkvæmt gagnaskrá NCBI fyrir NC_045512.2. Breytileiki er í lengd veirunnar milli stofna eða jafnvel veiruagna, vegna þess að stökkbreytingar verða sem fella út eða bæta við bösum í RNA-strenginn.
  2. ^ Hægt er að lesa meira um muninn á DNA og RNA í svari Guðmundar Eggertssonar við spurningunni Hvað felst í umritun og afritun gena?

Heimildir:

Höfundur

Arnar Pálsson

erfðafræðingur og prófessor í lífupplýsingafræði við HÍ

Útgáfudagur

6.9.2021

Spyrjandi

Birna Dís

Tilvísun

Arnar Pálsson. „Hvar og hvenær var COVID-19-veiran fyrst raðgreind?“ Vísindavefurinn, 6. september 2021. Sótt 23. september 2021. http://visindavefur.is/svar.php?id=82213.

Arnar Pálsson. (2021, 6. september). Hvar og hvenær var COVID-19-veiran fyrst raðgreind? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=82213

Arnar Pálsson. „Hvar og hvenær var COVID-19-veiran fyrst raðgreind?“ Vísindavefurinn. 6. sep. 2021. Vefsíða. 23. sep. 2021. <http://visindavefur.is/svar.php?id=82213>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvar og hvenær var COVID-19-veiran fyrst raðgreind?
Veiran SARS-CoV-2 veldur sjúkdómnum COVID-19 og heimsfaraldri. Erfðaefni veirunnar er einsþátta RNA-strengur. Með því að nota aðferðir sameindalíffræði er hægt að raðgreina erfðaefni veirunnar. Það þýðir að röð basa í erfðaefni hennar er lesin, allir um það bil 29.900 basarnir.[1]

Miðað við opinberlega aðgengileg gögn var veiran SARS-CoV-2 fyrst raðgreind í lok ársins 2019 eða upphafi árs 2020. Sýnið kom úr smituðum einstaklingi í Wuhan í Kína. Bandaríska heilbrigðisstofnunin og stofnun sem sér um varðveislu líffræðilegra upplýsinga, viðhalda gagnagrunni sem almennt er kallaður genabankinn (e. genebank). Hann geymir DNA- og RNA-raðir sem greindar hafa verið í lífverum. Erfðaefni veirunnar SARS-CoV-2 er að finna í skránni NC_045512.2. og þar sést röð erfðaefnisins og bygging mengisins (1. og 2. mynd).

Mynd. 1. SARS-CoV-2 veiran er með 29.903 basa einsþátta RNA-mengi. Röð fyrstu 300 basana, eftir að hún var þýdd í DNA-streng til hægðarauka, er sýnd á myndinni. Skrána (NC_045512.2) sem geymir alla röðina má nálgast á vef NCBI.

Erfðefni veirunnar er eins og áður sagði á einsþátta RNA-formi. En gögnin í 1. mynd sýna DNA-röð.[2] Ástæðurnar fyrir því eru tvær. RNA er mjög óstöðug sameind og því er langsamlega algengast að raðgreina slíkar veirur með því að nota svonefndan víxlrita, sem umbreytir RNA í DNA, sem er síðan sett í raðgreiningu eftir viðeigandi hreinsunarskref. Hin er sú að líffræðingum er tamara að hugsa um erfðaefni á DNA-formi og forrit sem vinna með gögnin byggja á þeirri nálgun.

Með því að nota reiknirit og samþætta upplýsingar um byggingu skyldra veira var fljótlegt að setja fram tilgátur um virkni erfðaefnis SARS-CoV-2, hvað myndar prótín og hvað ekki, hvernig þau eru uppbyggð og svo framvegis (2. mynd). Þessar tilgátur hafa síðan verið prófaðar á nýliðnu rúmu ári, og ýmist staðfestar eða hraktar. Þannig eflist þekking okkar á eiginleikum veirunnar og við áttum okkur einnig á því hvað enn er á huldu.

2. mynd. Bygging erfðamengis SARS-CoV-2-veirunnar, frá vinstri til hægri (1 til 29.903 basa). Efst á myndinni eru sýndir grænir strengir, sem samsvara ólíkum prótínum sem erfðaefnið skráir fyrir. Fyrir neðan er nánari útlistun á ólíkum líffræðilegum og lífefnafræðilegum einingum innan prótínana með vísan til virkni og byggingar. Á myndina vantar samantekt um S-prótínið, vegna þess að ramminn var of stór til að passa inn í skjá pistlahöfundar. Myndin er gerð með með forritinu Sequence viewer og er af vef NCBI.

Fyrsta röðin sem eignuð er SARS-CoV-2 er skráð 5. janúar 2020, en líklega var hún raðgreind nokkrum dögum fyrr, því úrvinnsla á röðinni og keyrsla spálíkana til að greina byggingu mengisins og staðsetningu gena tekur sinn tíma. Röðin kom úr grein sem birtist í lok janúar 2020 og fjallaði um greiningu á erfðamengi veirunnar úr fimm sjúklingum. Einnig var rýnt í skyldleika hennar við aðrar veirur og mögulegan uppruna. Fjallað var um þetta í mars árið 2020 í svari við spurningunni Hvaðan kom COVID-19-veiran?

Síðan þá hefur mikið vatn runnið til sjávar. Þann 1. september 2021 höfðu erfðamengi veirunnar úr næstum 1,3 milljónum sýna (einstaklinga) verið raðgreind, samkvæmt vefsíðu NCBI (3. mynd). Það að rannsóknarhópar hafi deilt erfðafræðilegum gögnum, gert þau aðgengileg fyrir aðra og þróað leiðir til samþættingar á upplýsingum hefur reynst gríðarlega mikilvægt fyrir vöktun á veirunni og þróun hennar. Einnig skiptir miklu að gögn um smit og sjúkrahúsinnlagnir séu opin og þeim deilt á heimsvísu. Samþætting þessara gagna hefur gert vísindamönnum kleift að skilja betur smitleiðir, áhrif samkomutakmarkana og bóluefna og annarra aðferða okkar til að stemma stigu við faraldri og sjúkdómnum.

3. mynd. Samantekt um gögn sem tengjast SARS-CoV-2 á vefsvæðum NCBI þann 1. september 2021. Yfirlitið tiltekur gögn úr fimm flokkum; SRA runs stendur fyrir gögn úr háhraðaraðgreiningum á veirusýnum, Nucleotide records eru raðgreind mengi eða hlutar þeirra úr sýnum, clinicalTrials.gov eru skráð lyfjapróf sem tengjast veirunni, Pubmed heldur utan um birtar rannsóknagreinar og umfjallanir í fagtímaritum um veiruna og PMC um slíkar greinar sem eru aðgengilegar í „rafgreinasafni“ stofnunarinnar. Fyrir nýjustu tölur, og til að svala sinni forvitni, er lesendum bent á að heimsækja vefsíðuna SARS-CoV-2 Resources - NCBI.

Samantekt.

  • Raðgreining er leið til að lesa erfðamengi veira og annarra lífvera.
  • SARS-CoV-2 var fyrst raðgreind úr kínverskum einstaklingum um áramótin 2019/20.
  • Síðan þá hefur hluti erfðamengis úr rúmri milljón sýna verið raðgreind, og eru þau aðgengileg í gagngrunnum.

Tilvísanir:
  1. ^ Lengdin er skráð 29.903 samkvæmt gagnaskrá NCBI fyrir NC_045512.2. Breytileiki er í lengd veirunnar milli stofna eða jafnvel veiruagna, vegna þess að stökkbreytingar verða sem fella út eða bæta við bösum í RNA-strenginn.
  2. ^ Hægt er að lesa meira um muninn á DNA og RNA í svari Guðmundar Eggertssonar við spurningunni Hvað felst í umritun og afritun gena?

Heimildir:...