Sequencing of G6PD and H6PD genes: implementation and implications to COVID-19 outcomes

Abstract

Síndrome respiratória aguda grave coronavírus 2 (SARS-CoV-2) é o novo coronavírus que causa COVID-19 (doença coronavírus 2019). Foi identificado pela primeira vez em Wuhan, China, em 2019, e rapidamente evoluiu para uma pandemia global. Os marcadores biomoleculares, juntamente com as características clínicas, mostraram-se eficazes na identificação de indivíduos resistentes ao SARS-CoV-2. Foi sugerido uma possível associação entre a deficiência de glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PD) e o aumento da suscetibilidade à COVID-19. No caso de uma deficiência grave da enzima G6PD, existe um desequilíbrio redox nos eritrócitos, levando à hemólise e à lesão do tecido. Neste caso, a COVID-19 pode aumentar o risco de mortalidade de doentes com deficiência da G6PD. Por outro lado, considerando que o SARS-CoV-2 utiliza o NADPH para se replicar, um individuo que apresente uma ligeira diminuição da atividade da enzima G6PD provavelmente apresentará uma diminuição da replicação do vírus porque o NADPH também é utilizado para combater o stress oxidativo. Assim, prevê-se que as variantes genéticas que influenciam a produção de NADPH, por G6PD e H6PD (uma isoforma de G6PD), podem ditar os diferentes resultados na COVID-19.O presente trabalho visa realizar a sequenciação dos 13 exões do gene G6PD e dos 4 exões do gene H6PD numa coorte de 280 pacientes infetados com SARS-CoV-2, a fim de identificar variantes genéticas, que possam estar relacionadas com a suscetibilidade da infeção por SARS-CoV-2. O rastreio das regiões de codificação e dos limites exão-intrão das duas enzimas foi realizado usando o método automatizado de sequenciação de Sanger, a fim de atribuir variações genéticas nesses genes. A análise permitiu a identificação da variante promissora c.926T>C no G6PD e a variação c.1342G>A e mais 6 outras no gene H6PD. Os resultados sugerem que ambas as alterações encontradas poderão ter um impacto na função da proteína e na sua estrutura. No entanto, serão necessários mais estudos para confirmar estas alterações, através de outros métodos, e prever o seu impacto na proteína. No futuro, serão também necessários estudos para perceber o impacto que esta variante terá nos doentes com COVID-19.

Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is the novel coronavirus that causes COVID-19 (coronavirus disease 2019). It was first identified in Wuhan, China, in 2019, and rapidly evolved into a global pandemic. Biomolecular markers, together with clinical characteristics, have been shown to be effective in identifying individuals resistant to SARS-CoV-2. It was suggested a possible association between glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) deficiency and increased susceptibility to COVID-19. In the case of a severe deficiency of the G6PD enzyme, there is a redox unbalance in the erythrocytes, leading to hemolysis and tissue damage. In this case, COVID-19 might increase the mortality risk of patients with G6PD deficiency. On the other hand, considering that SARS-CoV-2 uses NADPH to replicate, a patient having a slight decrease in G6PD enzyme’s activity will likely exhibit a decrease in virus replication because NADPH is also used to combat oxidative stress. Accordingly, it is predicted that the gene variants influencing the NADPH production, by G6PD and H6PD (an isoform of G6PD), may dictate the different outcomes in COVID-19.The present work aims to perform the sequence of the 13 exons of the G6PD gene and the 4 exons of the H6PD gene in a cohort of 280 patients infected with SARS-CoV-2, in order to identify genetic variants, which may be related with SARS-CoV-2 infection susceptibility. The screening of the coding regions and exon-intron boundaries of the two enzymes was performed using the automated Sanger sequencing method, in order to assign genetic variations in those genes. The analysis allowed the identification of the promising c.926T>C variant in the G6PD and c.1342G>A plus 6 other variants in the H6PD gene. The results suggest that the alteration c.926T>C of G6PD gene may have an impact in protein and structure function, however further studies will be needed to confirm this alteration, through other methods, and predict its impact on the protein. In the future, studies will also be needed to understand what impact this variant will have on COVID-19 patients.