medjournalМедицинский журналMedical Journal1818-426XБелорусский государственный медицинский университет10.51922/1818-426X.2023.4.58medjournal-21Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ НАУЧНЫЕ ПУБЛИКАЦИИORIGINAL SCIENTIFIC PUBLICATIONSИспользование синонимичных кодонов в геноме вируса гепатита Еsynonymic codon’s usage in the hepatitis E virus genomeДавыдовВ. В.DavydovV. V.ЖаворонокС. В.ZhavoronokS. V.УО «Белорусский государственный медицинский университет»Belarus202317062025045867Copyright © Давыдов В.В., Жаворонок С.В., 20252025Давыдов В.В., Жаворонок С.В.Davydov V.V., Zhavoronok S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://medjournal.ejournal.by/jour/article/view/21

Вирус гепатита Е (ВГЕ) является малоизученным патогеном, имеющий широкое распространение среди людей и животных. В геномах всех организмов существует предвзятость в использовании синонимичных кодонов. Мутации, генетический дрейф и естественный отбор являются основными факторами, определяющим смещение использования кодонов в геномах различных вирусов. Целью настоящего исследования явилось изучение систематической ошибки в использовании синонимичных кодонов в последовательностях РНК ВГЕ 1-го и 3-го генотипов, выделенных из организма разных хозяев. Исследованы 309 полных геномов ВГЕ, депонированных в базе данных GenBank NCBI (in silico). В последовательностях РНК открытых рамок считывания ОРС1, ОРС2 и ОРС3 изучен нуклеотидный состав, состав динуклеотидов, относительное использование синонимичных кодонов, проведен ENC-Plot анализ, анализ правила парности, рассчитано dN/dS-отношение. Установлено: GC состав последовательностей ВГЕ составляет 59,3 ± 0,52 %; в ОРС1 и ОРС2 в третьем положении кодона более предпочтительными являются 3T(U) или 3C, а в ОРС3 – 3C или 3G; в ОРС1 и ОРС2 динуклеотиды CpG и TpC недопредставлены, а TpG перепредставлены; в синонимичных кодонах ОРС2 выявлено U/A концевое смещение, в ОРС1 и ОРС2 – 3G или 3C; влияние трансляционного отбора на ВГЕ-1 более выражено, чем ВГЕ-3; предпочтения в использовании синонимичных кодонов в ОРС3 не зависит от действия трансляционного отбора; ведущим фактором эволюции ОРС1 и ОРС2 ВГЕ является отрицательный (очищающий) отбор; в ОРС3 ВГЕ-1 преобладают нейтрально отобранные сайты, что является следствием устоявшихся взаимоотношений между вирусом и хозяином.

Hepatitis E virus (HEV) is a poorly understood pathogen that is widespread in humans and animals. In the genomes of all organisms, there is a bias in the use of synonymous codons. Mutations, genetic drift and natural selection are the main factors that determine codon usage bias in the genomes of viruses. The aim of this study was to study the systematic error in the use of synonymous codons in whole genome sequences of HEV RNA genotypes 1 and 3 isolated from different hosts. We studied 309 complete HEV genomes deposited in the GenBank NCBI database (in silico). In the sequences of open reading frames ORF1, ORF2, and ORF3, the nucleotide composition, the composition of dinucleotides, the relative use of synonymous codons were studied, ENC-Plot analysis and parity rule analysis was performed, the dN/dS ratio was calculated. Found: GC composition of HEV sequences is 59.3 ± 0.52 %; in ORF1 and ORF2 in the third codon position, 3T(U) or 3C is more preferred, and in ORF3 – 3C or 3G; in ORF1 and ORF2, CpG and TpC dinucleotides are underrepresented, while TpG are overrepresented; in the synonymous codons of ORF2, a U/A terminal shift was detected, in ORF1 and ORF2 – 3G or 3C; the effect of translational selection on HEV-1 is more pronounced than HEV-3; preference for the use of synonymous codons in ORF3 does not depend on the action of translational selection; the leading factor in the evolution of ORF1 and ORF2 HEV is negative (purifying) selection; neutrally selected sites predominate in ORF3 of HEV-1, which is a consequence of the established relationship between the virus and the host.

Вирус гепатита Еиспользование синонимичных кодоновестественный отборHepatitis E virususe of synonymous codonsnatural selectionReferencesThe characteristics of the synonymous codon usage in hepatitis B virus and the effects of host on the virus in codon usage pattern / M. Ma [et al.] // Virol J. – 2011. – Vol. 8. – С. 544.The characteristics of the synonymous codon usage in hepatitis B virus and the effects of host on the virus in codon usage pattern / M. Ma [et al.] // Virol J. – 2011. – Vol. 8. – S. 544.Hepatitis A Virus Codon Usage: Implications for Translation Kinetics and Capsid Folding / R. M. Pintó [et al.] // Cold Spring Harb Perspect Med. – 2018. – Vol. 8, № 10. – P. a031781.Hepatitis A Virus Codon Usage: Implications for Translation Kinetics and Capsid Folding / R. M. Pintó [et al.] // Cold Spring Harb Perspect Med. – 2018. – Vol. 8, № 10. – P. a031781.Auewarakul, P. Composition bias and genome polarity of RNA viruses / P. Auewarakul // Virus Research. – 2005. – Vol. 109, № 1. – С. 33–37.Auewarakul, P. Composition bias and genome polarity of RNA viruses / P. Auewarakul // Virus Research. – 2005. – Vol. 109, № 1. – S. 33–37.Using codon usage analysis to speculate potential animal hosts of hepatitis E virus: An exploratory study / B. Li [et al.] // Infection, Genetics and Evolution. – 2022. – Vol. 101. – С. 105284.Using codon usage analysis to speculate potential animal hosts of hepatitis E virus: An exploratory study / B. Li [et al.] // Infection, Genetics and Evolution. – 2022. – Vol. 101. – S. 105284.Bouquet, J. Genetic characterization and codon usage bias of full-length Hepatitis E virus sequences shed new lights on genotypic distribution, host restriction and genome evolution / J. Bouquet, P. Cherel, N. Pavio // Infection, Genetics and Evolution. – 2012. – Vol. 12, № 8. – С. 1842–1853.Bouquet, J. Genetic characterization and codon usage bias of full-length Hepatitis E virus sequences shed new lights on genotypic distribution, host restriction and genome evolution / J. Bouquet, P. Cherel, N. Pavio // Infection, Genetics and Evolution. – 2012. – Vol. 12, № 8. – S. 1842–1853.Dinucleotide Composition in Animal RNA Viruses Is Shaped More by Virus Family than by Host Species / F. di Giallonardo [et al.] // Journal of Virology. – 2017. – Vol. 91, № 8. – P. 10. – doi: 1128/jvi.02381-16.Dinucleotide Composition in Animal RNA Viruses Is Shaped More by Virus Family than by Host Species / F. di Giallonardo [et al.] // Journal of Virology. – 2017. – Vol. 91, № 8. – S. 10. – doi: 1128/jvi.02381-16.Evolution of codon usage in Zika virus genomes is host and vector specific / A. M. Butt [et al.] // Emerg Microbes Infect. – 2016. – Т. 5, № 10. – С. e107.Evolution of codon usage in Zika virus genomes is host and vector specific / A. M. Butt [et al.] // Emerg Microbes Infect. – 2016. – Vol. 5, № 10. – S. e107.In Vitro Replication of Hepatitis E Virus (HEV) Genomes and of an HEV Replicon Expressing GreenFluorescent Protein / S. U. Emerson [et al.] // J Virol. – 2004. – Т. 78, № 9. – С. 4838–4846.In Vitro Replication of Hepatitis E Virus (HEV) Genomes and of an HEV Replicon Expressing Green Fluorescent Protein / S. U. Emerson [et al.] // J Virol. – 2004. – Vol. 78, № 9. – S. 4838–4846.Purdy, M. A. Evolutionary History and Population Dynamics of Hepatitis E Virus / M. A. Purdy, Y. E. Khudyakov // PLOS ONE. – 2010. – Vol. 5, № 12. – P. e14376.Purdy, M. A. Evolutionary History and Population Dynamics of Hepatitis E Virus / M. A. Purdy, Y. E. Khudyakov // PLOS ONE. – 2010. – Vol. 5, № 12. – P. e14376.Fedorov, A. Regularities of context-dependent codon bias in eukaryotic genes / A. Fedorov, S. Saxonov, W. Gilbert // Nucleic Acids Research. – 2002. – Vol. 30, № 5. – С. 1192–1197.Fedorov, A. Regularities of context-dependent codon bias in eukaryotic genes / A. Fedorov, S. Saxonov, W. Gilbert // Nucleic Acids Research. – 2002. – Vol. 30, № 5. – S. 1192–1197.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.