Unlocking the puzzle: non-defining mutations in SARS-CoV-2 proteome may affect vaccine effectiveness.

Abstract

Las variantes de SARS-CoV-2 se caracterizan por mutaciones específicas respecto al genoma de Wuhan, pero las mutaciones no definitorias de clado también pueden alterar la estructura y función de las proteínas virales y contribuir al fallo vacunal. El objetivo fue identificar mutaciones en todo el genoma viral asociadas a fallos de vacunación y analizar las propiedades fisicoquímicas de los cambios de aminoácidos resultantes. Se recuperaron secuencias completas del SARS-CoV-2 de pacientes con COVID-19 de GISAID: 7.154 genomas de Italia y 8.819 de España. Las mutaciones con frecuencia ≥10% se agruparon según combinaciones idénticas de aminoácidos. En clados 21L, 22B/22E, 22F/23A (Omicron) y 21J (Delta) se identificaron conjuntos de mutaciones no definitorias asociadas a fallo vacunal. En Italia, cuatro conjuntos incluían combinaciones como L3201F (ORF1a), A27-, I68-, R346T y F486P en la proteína S, y G30- en N. En España, dos conjuntos del clado Delta mostraron mutaciones simultáneas en ORF1a, ORF1b, S y N vinculadas al fallo vacunal. Las dosis de refuerzo ofrecieron una protección ligeramente mayor frente a Omicron. Predominaron sustituciones hidrofóbicas y polares, sugiriendo posibles alteraciones estructurales o funcionales. Los resultados indican que mutaciones no definitorias a lo largo del proteoma viral pueden influir en la eficacia vacunal.SARS-CoV-2 variants are defined by genome-wide mutations relative to the Wuhan strain, yet non–clade-defining mutations may also affect protein structure and contribute to vaccine failure. This study aimed to identify mutations across the full viral genome associated with vaccine failure and assess the physicochemical effects of resulting amino acid changes. Whole-genome sequences from COVID-19 patients were retrieved from GISAID: 7,154 genomes from Italy and 8,819 from Spain. Mutations with ≥10% frequency were grouped by identical amino acid combinations. Non-defining mutations from clades 21L, 22B/22E, 22F/23A (Omicron) and 21J (Delta) were linked to vaccine failure. In Italy, four sequence sets carried combinations such as L3201F (ORF1a), A27-, I68-, R346T and F486P in S, and G30- in N. In Spain, two Delta-associated sets showed concurrent mutations in ORF1a, ORF1b, S and N. Booster doses improved protection modestly against Omicron. Hydrophobic and polar substitutions were predominant, suggesting structural or functional impact. These findings indicate that non–clade-defining mutations across the SARS-CoV-2 proteome may influence vaccine effectiveness.