インドSARS-CoV-2ゲノムのゲノムワイド解析による遺伝子変異とSNPの同定

Genome-wide analysis of Indian SARS-CoV-2 genomes for the identification of genetic mutation and SNP.

• Indrajit Saha
• Nimisha Ghosh
• Debasree Maity
• Nikhil Sharma
• Jnanendra Prasad Sarkar
• Kaushik Mitra

抄録

COVID-19の波は人類にとって大きな脅威である。現在、世界はこのパンデミックの波を止めるために、さまざまな段階のロックダウンを行っていますが、インドも例外ではありません。インドも例外ではなく、2020年3月23日にロックダウンを開始しました。このような現状では、社会的な距離を置くこととは別に、ワクチンだけが人類の人口にサービスを提供するための適切な解決策となる可能性があります。そのため、重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2型（SARS-CoV-2）の遺伝的変異を特定し、適切なワクチンを設計するためには、各国がゲノムワイドな解析を行うことが重要です。そのために、インドで公開されている566のSARS-CoV-2ゲノムを解析し、置換、欠失、挿入などの変異点を見つけることに成功しました。この点について、NCBIからの参照配列の存在下で多重配列アラインメントを行った。アライメント後、コンセンサス配列を構築し、各ゲノムを解析して変異点を特定した。その結果、29.9Kbpの566ゲノムから933個の置換、2449個の欠失、2個の挿入、合計3384個のユニークな変異点を発見した。さらに、それは100のクラスターの突然変異（ほとんどが欠失）、1609の点突然変異（置換、欠失、挿入）、64のSNPとして3つのグループに分類されています。これらの結果は、各ゲノム位置のエントロピー値をプロットするとともに、BioCircosと棒グラフを用いて可視化されている。さらに、インドにおけるSARS-CoV-2ウイルスの進化を見るために系統解析も行われています。その結果、ゲノム解析では、木の中に大きな変異が見られることが明らかになった。これらのSNPは、ウイルスの分類、ワクチンの効果的な投与量を決定するために有用なターゲットとなる可能性がある。

The wave of COVID-19 is a big threat to the human population. Presently, the world is going through different phases of lock down in order to stop this wave of pandemic; India being no exception. We have also started the lock down on 23rd March 2020. In this current situation, apart from social distancing only a vaccine can be the proper solution to serve the population of human being. Thus it is important for all the nations to perform the genome-wide analysis in order to identify the genetic variation in Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus-2 (SARS-CoV-2) so that proper vaccine can be designed. This fast motivated us to analyze publicly available 566 Indian complete or near complete SARS-CoV-2 genomes to find the mutation points as substitution, deletion and insertion. In this regard, we have performed the multiple sequence alignment in presence of reference sequence from NCBI. After the alignment, a consensus sequence is built to analyze each genome in order to identify the mutation points. As a consequence, we have found 933 substitutions, 2449 deletions and 2 insertions, in total 3384 unique mutation points, in 566 genomes across 29.9 K bp. Further, it has been classified into three groups as 100 clusters of mutations (mostly deletions), 1609 point mutations as substitution, deletion and insertion and 64 SNPs. These outcomes are visualized using BioCircos and bar plots as well as plotting entropy value of each genomic location. Moreover, phylogenetic analysis has also been performed to see the evolution of SARS-CoV-2 virus in India. It also shows the wide variation in tree which indeed vivid in genomic analysis. Finally, these SNPs can be the useful target for virus classification, designing and defining the effective dose of vaccine for the heterogeneous population.

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