Estudio bioinformático de la presión de selección ejercida por células T CD8+ sobre epítopes de la proteína N de SARS-CoV-2 en secuencias de Medellín, Antioquia en los años 2020 a 2022

Abstract

RESUMEN: Los linfocitos T CD8+ se encargan de eliminar las células infectadas al reconocer los epítopes virales presentados por el HLA-I. Las mutaciones encontradas en el genoma del SARS-CoV-2 pueden disminuir la estabilidad de unión del péptido-HLA-I y podrían mediar la evasión inmunitaria, facilitando la persistencia viral y aumentando la severidad de la presentación clínica. En este estudio describimos la presencia de mutaciones en epítopos restringidos por HLA-I en la proteína N del SARS-CoV-2, en secuencias de Medellín, Antioquia. Los epítopes fueron definidos usando los algoritmos de predicción RankPep e IEDB. También realizamos un análisis de selección natural basado en tres modelos estadísticos (FUBAR, MEME y FEL) para la determinación de sitios en la proteína N que evolucionan bajo presión de selección positiva, con el fin de determinar qué cambios aminoacídicos podrían estar favoreciendo al virus en su supervivencia. El análisis de las secuencias nos permitió hallar doce sitios con evidencia de selección positiva, nueve de los cuales se encontraban en péptidos predichos con alta afinidad por los HLA de mayor frecuencia en Colombia con RankPep o IEDB. Dos posiciones con evidencia de selección positiva, 67 y 398, fueron encontrados en péptidos predichos por los dos programas usados (66-FPRGQGVPI-74 y 395-LPAADLDDF-403). La primera de ellas se ubicó en la segunda posición del péptido (sitio de anclaje al HLA) causando una evidente disminución de la afinidad de unión con su HLA-I específico frente a su contraparte no mutada.

ABSTRACT: CD8+ T lymphocytes are responsible for eliminating infected cells by recognizing the viral epitopes presented by HLA-I. Mutations found in the SARS-CoV-2 genome may decrease the binding stability of peptide-HLA-I and could mediate immune evasion, facilitating viral persistence and increasing the severity of clinical presentation. In this study, we describe the presence of HLA-I-restricted epitope mutations in the SARS-CoV-2 N protein in sequences from Medellín, Antioquia. Epitopes were defined using RankPep and IEDB prediction algorithms. We also performed a natural selection analysis based on three statistical models (FUBAR, MEME and FEL) for the determination of sites in the N protein that evolve under positive selection pressure, in order to determine which amino acid changes could be favoring the virus in its survival. Sequence analysis allowed us to find twelve sites with evidence of positive selection, nine of which were in predicted peptides with high affinity for the most frequent HLAs in Colombia with RankPep or IEDB. Two positions with evidence of positive selection, 67 and 398, were found in peptides predicted by the two programs used (66-FPRGQGVVPI-74 and 395-LPAADLDLDDF-403). The former was located at the second position of the peptide (HLA anchor site) causing an evident decrease in binding affinity to its specific HLA-I versus its unmutated counterpart.