Fylogenetická analýza a molekulární detekce koronavirů

Lucie MARHOUNOVÁ

Bachelor's thesis

Phylogenetic analysis and molecular detection of coronaviruses

Abstract:

Cílem této bakalářské práce bylo seznámení se s tvorbou fylogenetických stromů, které popisují vztahy mezi koronaviry, porovnání a posouzení vhodnosti používaných a navrhnutých primerů pro detekci nového typu koronaviru SARS-CoV-2. Dle fylogenetických stromů lze určit evoluční vztah zkoumaných organismů, které v průběhu evoluce podléhají změnám ve svých sekvencích tzv. mutacím. Tyto změny určují jejich vývoj. Teoretická část bakalářské práce byla zaměřena na obecné seznámení se s viry a následně koronaviry, kam se nově řadí SARS-CoV-2. SARS-CoV-2 představoval a pořád představuje velkou hrozbu pro celý svět. Dále byla probraná problematika fylogenetiky a na závěr detekční metoda PCR. V praktické části byly vytvořeny fylogenetické stromy pomocí počítačového programu MEGA-X za využití metody Neighbor-Joining, které zkoumaly fylogenetické vztahy mezi koronaviry zaměřené hlavně na SARS-CoV-2. Nejbližší koronaviry tohoto nového typu koronaviru SARS-CoV-2 byly dále porovnávány pomocí speciálního softwaru BLAST, který uváděl procentuální shodu studovaných sekvencí. Během těchto analýz se zjistilo, že SARS-CoV-2 je nejvíce podobný netopýřímu koronaviru RaTG13. Primery, které se běžně používají při detekci SARS-CoV-2 nejsou zveřejňovány, proto byly použity primery z webové aplikace CoVrimer, kde jsou dostupné primery, které byly použity pro vědecké výzkumy. Ty byly porovnány s návrhem primerů. Návrh byl proveden v rámci řešení bakalářské práce pomocí speciální aplikace Pirmer-BLAST. Primery, které byly získány z aplikace CoVrimer, nebyly navrženy pro komplexní rozlišení všech studovaných variant SARS-CoV-2.

Abstract:

The aim of this bachelor thesis was to get acquainted with the creation of phylogenetic trees, which describe the relationships between coronaviruses and compare and assess the suitability of used and designed primers for the detection of a new type of coronavirus SARS-CoV-2. According to phylogenetic trees, it is possible to determine the evolutionary relationship of the studied organisms, which during evolution are subject to changes in their sequences, so-called mutations. These changes determine their development. The theoretical part of the bachelor thesis was focused on general acquaintance with viruses and subsequently coronaviruses and a new type of coronavirus SARS-CoV-2. SARS-CoV-2 has posed and continues to pose a major threat to the world. Furthermore, the issue of phylogenetics and finally the PCR detection method were discussed. In the practical part, phylogenetic trees were created using the computer program MEGA-X using the Neighbor-Joining method, which examined the phylogenetic relationships between coronaviruses focused mainly on SARS-CoV-2. The nearest coronaviruses of this new type of SARS-CoV-2 coronavirus were further compared using special BLAST software, which reported the percent agreement of the studied sequences. During these analyzes, SARS-CoV-2 was found to be most like the bat coronavirus RaTG13. Primers that are commonly used to detect SARS-CoV-2 are not disclosed, therefore primers from the CoVrimer web application have been used, where primers that have been used for scientific research are available. These were compared with the primers designed by the author. The design was performed as part of a bachelor's thesis using a special application Pirmer-BLAST. The primers obtained from the CoVrimer application were not designed to comprehensively distinguish all SARS-CoV-2 variants studied.

Keywords

koronavirus, SARS-CoV-2, mutace, fylogeneze, MEGA-X, ClustalW, Neigbor-Joining, PCR

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 5. 2022

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Miroslav Šíp, DrSc.

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Health and Social Sciences

Bachelor programme / field:
Specialization in Health Service / Health Technician