Shapify: Pathways to SARS-CoV-2 Frameshifting Pseudoknot
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background: Multiple viruses including HIV, MERS-CoV (coronavirus responsible for Middle East Respiratory Syndrome, MERS), SARS-CoV (coronavirus responsible for SARS) and SARS-CoV-2 (coronavirus responsible for COVID-19) use a mechanism known as -1 programmed ribosomal frameshifting (-1 PRF) to successfully replicate. SARS-CoV-2 possesses a unique RNA pseudoknotted structure that stimulates -1 PRF. Recent experiments identified small molecules as antiviral agents that can bind to the pseudoknot and disrupt its stimulation of -1 PRF. Targeting -1 PRF in SARS-CoV-2 to impair viral replication can improve patients' prognoses.Crucial to developing these successful therapies is modeling the structure of the SARS-CoV-2 -1 PRF pseudoknot.Our goal is to expand knowledge of possible pseudoknot conformations. Results: Following a structural alignment approach, we identify similarities in -1 PRF pseudoknots of SARS-CoV-2, SARS-CoV, and MERS-CoV. We introduce Shapify, a novel algorithm that given an RNA sequence incorporates structural reactivity (SHAPE) data and partial structure information to output an RNA secondary structure prediction within a biologically sound hierarchical folding approach. Shapify helps us to better understand non-native SARS-CoV-2 -1 PRF pseudoknot conformations that are relevant to structure function and may correlate with -1 PRF efficiency. We provide in-depth analysis by investigating the structural landscape for the SARS-CoV-2 -1 PRF pseudoknot, including reference and mutated sequences. To better understand the impact of mutations, we provide insight on SARS-CoV-2 -1 PRF pseudoknot sequence mutations and their effect on the resulting structure. Conclusion: We identify the consensus structure for SARS-CoV, SARS-CoV-2, and MERS-CoV -1 PRF pseudoknots; this similarity in functional RNA structures aids treatment preparation for existing and emergent viruses. Shapify predictions are guided both by SHAPE data and partial structure information. Applied to the SARS-CoV-2 -1 PRF pseudoknot, Shapify unveiled previously unknown pathways from initial stems to pseudoknotted secondary structures. Where SHAPE data is unavailable we provide predictions for noteworthy SARS-CoV-2 -1 PRF mutated pseudoknot sequences. By contextualizing our work with available experimental data, our structure predictions motivate future RNA structure-function research and can aid 3-D modeling of pseudoknots.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».