Überlappendes Gen in SARS-CoV-2 gefunden

Dem Gen-Code auf der Spur

Auf den ersten Blick scheinen Gene wie geschriebene Sprache zu sein, da sie aus Buchstabenketten (Nukleotiden) bestehen, die Informationen vermitteln. Während sich jedoch die einzelnen Spracheinheiten, also die Wörter, nur hintereinander reihen lassen, können Gene überlappend und multifunktional sein, wobei die Information kryptisch kodiert ist, je nachdem, mit welchem Buchstaben man beginnt. Überlappende Gene oder "Gene in Genen" sind schwer auszumachen. Besonders häufig findet man sie bei Viren, die durch natürliche Selektion verfeinert wurden, um die Vervielfältigung und damit den Informationsgehalt pro Nukleotid zu maximieren.

Wenn überlappende Gene mit funktioneller Bedeutung übersehen werden, können wichtige Aspekte der viralen Biologie nicht richtig dargestellt werden. Schon vor der COVID-19-Pandemie haben wir eine Methode entwickelt, um überlappende Gene zu untersuchen. Damit werden Genome, also die Träger des Erbguts eines Virus, nach Mustern genetischer Veränderungen durchsucht, die für überlappende Gene einzigartig sind. Diese und andere Methoden haben wir nun auf eine Fülle neuer Sequenzdaten angewendet, die für SARS-CoV-2 zur Verfügung stehen.

Wir haben ORF3d identifiziert, ein neues überlappendes Gen in SARS-CoV-2, das das Potenzial hat, ein unerwartet langes Protein zu kodieren. Wir stellten fest, dass dieses Gen auch in einem zuvor entdeckten Pangolin-Coronavirus vorhanden ist, das ein Verwandter von SARS-CoV-2 ist. Der neue ORF3d wurde jedoch falsch klassifiziert und seine Funktion wurde aufgrund einer solchen Fehlklassifikation falsch vorhergesagt. Daher beschreiben wir dieses Gen im Detail, ebenso wie seine vorhergesagte funktionelle Bedeutung, um es von den verschiedenen anderen überlappenden Genen zu unterscheiden, die derzeit bei SARS-CoV-2 erkannt werden.

Hinsichtlich der Genomgröße gehören SARS-CoV-2 und seine vielen Verwandten zu den längsten RNA-Viren, die es gibt. Sie sind daher vielleicht anfälliger für "genomische Tricks" als andere RNA-Viren. Überlappende Gene sind möglicherweise eine der vielen Möglichkeiten, wie sich Coronaviren entwickelt haben, um sich effizient zu vermehren, die Immunität des Wirts zu durchkreuzen und sich selbst zu übertragen. Wenn man weiß, dass es überlappende Gene gibt und wie sie funktionieren, können neue Wege zur Kontrolle von Coronaviren durch Impfstoffe und antivirale Medikamente aufgezeigt werden.