山东省甲型H1N1流感病毒病原学及基因特性研究

在2009~2010年监测年度开展甲型H1N1流感病毒学监测并进行病原学分离鉴定,以及对血凝素基因(HA)和神经氨酸酶基因(NA)特性分析,研究其基因变异情况。采集了17 126份发热患者的鼻、咽拭子标本,采用逆转录实时荧光定量RT-PCR(Real-Time RT-PCR)进行核酸检测,其中甲型H1N1流感病毒核酸检测阳性4004份,总阳性率为23.38%。对阳性标本开展病毒分离,并对分离的甲型H1N1流感病毒的HA、NA基因序列进行测序。利用DNAStar软件对序列进行同源性分析发现与WHO推荐的疫苗株相比,山东省甲型H1N1流感流行株HA、NA基因同源性分别为96.9%~99.3%和99.1%~99.6%;利用Mega 4.0软件进行基因进化分析和氨基酸进化分析发现,与WHO推荐的疫苗株相比,山东省甲型H1N1流感流行株有21个血凝素基因的氨基酸发生替换,其中11个氨基酸位点位于抗原决定簇区,一个糖基化位点发生改变;有16个神经氨酸酶基因的氨基酸发生了替换,一个糖基化位点发生改变;未发生神经氨酸酶蛋白275位H→Y的替换。结果显示山东省甲型H1N1流感暴发流行株HA基因和NA基因均具有高度同源性,HA蛋白和NA蛋白均存在不同程度的氨基酸替换,部分流行株抗原决定簇和糖基化位点发生改变,所有病毒均对达菲类药物敏感。     

A(H3N2)亚型流感病毒血凝素基因特性及蛋白结构分析,以南宁市2009～2012年为研究案例

利用生物信息学软件和数据库研究南宁市2009~2012年度A(H3N2)亚型流感病HA基因的遗传变异规律及蛋白结构变化。通过RT-PCR扩增H3N2病毒HA基因并测序,同源比对统计毒株氨基酸位点的差异、构建系统进化树分析进化规律和同源建模分析蛋白结构的变化。系统进化树表明53株HA基因序列被分为4个类群,呈多侧支流行;所有毒株的二硫键和受体结合位点(RBS)高度保守;部分毒株HA在第45位点增加一个糖基化位点,在第144位点丢失一个糖基化位点;HA抗原决定簇氨基酸累计有30个位点发生变异,涉及5个抗原决定簇;HA晶体结构分析抗原决定簇突变位点主要发生在无规则卷曲处,大多数替换的氨基酸种类和性质相同或相似。南宁市A(H3N2)亚型流感病毒株变异活跃,2012年A(H3N2)亚型流感病毒与当年WHO推荐的疫苗株具有较远的进化距离,多数毒株具备了形成新变种的条件,是否形成新的流行株,有待深入研究。     

2008～2009年珠海市H3N2亚型流感病毒HA1基因特性分析

为了解2008~2009年珠海市H3N2亚型流感病毒HA1基因变异情况,选择珠海市2008~2009年期间不同时间点的经狗肾传代细胞(MDCK)培养分离的H3N2亚型流感毒株20株,提取病毒RNA,通过RT-PCR扩增HA1基因片段,将产物纯化并测序,推导氨基酸序列,进行基因进化特性分析。与同时期的疫苗株比较,2008年珠海市流行的H3N2亚型流感毒株HA1区抗原决定簇的氨基酸位点变异数少于4个;2009年珠海市流行的H3N2亚型流感毒株除09-0056外,HA1区存在5个位于抗原决定簇内的变异氨基酸位点。2008年H3N2亚型流感毒株的HA1区的糖基化位点与疫苗株一致;2009年H3N2亚型流感毒株HA1区丢失第144位糖基化位点。2008~2009年H3N2亚型流感毒株RBS氨基酸序列未见明显变异。与2008年H3N2亚型流感毒株比较,2009年H3N2亚型流感毒株HA1区抗原决定簇内存在多个位点的氨基酸替换。这些说明2008年珠海市流行的H3N2亚型流感病毒不是新变种;2009年流行的H3N2亚型流感病毒为新的变异株,这可能是H3N2亚型流感病毒在2009年6-9月为珠海地区季节性流感流行优势株的原因。     

1996-2004年中国福建省甲3亚型流感病毒（H3N2）的分子进化

对1996～2004年甲3亚型流感病毒的HA1基因在中国南方福建省的变异特点与流行特征进行研究．对25株（其中11株基因序列来自GenBank）甲3亚型流感病毒HA1基因进行种系发生学分析．研究表明在约8个流感流行季节中,HA1基因在不断进行着点突变,期间可能发生了4次抗原性漂移．氨基酸突变的位点主要位于HA1分子抗原决定簇A～E内及附近和某些受体结合位点．其中,抗原位点B,A和受体结合位点226位的突变对于抗原漂移至关重要,但随着流感病毒的进化,抗原位点和与抗原漂移有关的关键密码子也会发生改变．因此,在亚洲南部监测甲3亚型流感病毒HA1基因阳性选择密码子的突变是很重要的．     

H3N2亚型人流行性感冒病毒HA1的蛋白序列同源性比较、变异规律及结构与功能的分析

应用生物信息学数据库和工具,结合自身的实验结果,对现有的H3N2亚型人流行性感冒(流感)病毒全球分离株的HA1氨基酸序列和蛋白分子结构进行了分析研究.初步的进化分析结果表明,历史上的分离株大致分为以年代划分为特征的两大谱系,即1968～1984/1985年的谱系,时间跨度为18年;1984/1985～1997/2000年的谱系,时间跨度为13～17年.它们分别起源于两类毒株,并在各自的谱系内发展演化,基本上不存在大规模相互交叉渗透的现象.在1984/1985年,两大谱系发生交替转换和过渡,说明流感病毒的起源、发展和演化是有一定规律性的,这可能对流感的监测预报有一定的指导意义.绝大多数毒株的二硫键组成位点和糖基化位点是极其保守的.受体结合位点(RBS)的一部分构成成份保守;其他构成成份发生变异甚至高变,并与某些抗原决定簇位点重合,可能参与了抗原抗体相互作用.5个抗原决定簇位点的变异各有其特点.A和B位点的变异表现最活跃,抗原性最强,但B位点稍弱于A位点.C和D位点的抗原性一般,且D位点的变异性低于C位点.E位点抗原性一般.在各位置的变异中,大多常是相同相近性质或相同种类的氨基酸相互替换.HA1蛋白全序列的熵(entropy)峰值作图的分析表明,HA1蛋白上121～126位等区域或位点可能独立,或参与构成了某些已知或未知的抗原决定簇位点.这很可能是新发现的或未被鉴定的抗原决定簇位点或其组成.     

甲型H1N1流感病毒NA、PB2和PA表位抗原区段的克隆和表达

目的:分析比对甲型H1N1流感病毒神经氨酸酶(NA)、聚合酶B2(PB2)和聚合酶A(PA)抗原的序列,克隆表达保守的和变异的表位抗原区段,为免疫学诊断试剂的研究提供候选抗原。方法:采用BioSun生物学软件比较新近公布的A/H1N1流感病毒和我国猪流感病毒浙江株NA、PB2和PA抗原序列,并预测筛选NA、PB2和PA抗原表位保守区段与变异区段,采用PCR逐步合成法合成NA、PB2和PA表位抗原区段基因序列,并利用原核表达载体pBVIL1进行克隆表达。结果:筛选的保守表位抗原区段和变异表位抗原区段为NA/135～180aa、NA/310～350aa、PB2/1～80aa、PA/41～90aa、PA/231～280aa和PA/341～400aa;获得6条表位抗原区段基因序列,且6条表位抗原区段均获得了高效表达,得到纯化后的抗原。结论:获得了A/H1N1流感病毒NA、PB2和PA表位抗原区段,为进一步研制特异的甲型流感病毒快速诊断试剂提供了抗原储备。     

新发甲型H1N1流感病毒HA分子的变异分析

目的:从分子进化水平上分析流感的起源及发展问题,研究目前爆发的H1N1病毒的HA分子的变异行为.方法:以GenBank公布的甲型流感H1N1病毒血凝素(hemagglutinin,HA)核酸序列和我国及世界范围内近几年来报告的H1N1流感病毒HA的核酸及氨基酸序列为研究对象,利用CLUSTAL 1.83和NetNGlyc 1.0等生物信息学软件对HA核酸和氨基酸序列进行了比对分析;将其糖基化位点、氨基酸序列和抗原决定簇与以往流感病毒进行了比较.同时,还将人源和猪源甲型H1N1流感病毒的HA氨基酸序列进行了序列比对和系统发育分析.结果:最新爆发的甲型H1N1流感病毒的HA除了在60,259,453,512位点高度保守区域与之前爆发的流感病毒一致外,在249位点新出现1个"-NTT-"的糖基化位点.发现所有的甲型病毒的氨基酸序列在8个氨基酸位点均发生改变,而8个氨基酸位点位于6个抗原抗原决定簇上.结论:糖基化位点的增加,氨基酸位点的改变导致抗原决定簇的改变,即抗原性漂移现象,都成为引起其传染性改变的重要原因.     

海南省2016-2018年A(H1N1)pdm09亚型流感病毒基因特性分析

2009年A(H1N1)pdm09亚型流感病毒在墨西哥暴发,之后在全世界流行。为了解海南省2016-2018年A(H1N1)pdm09亚型流感病毒流行态势,分析血凝素(HA)与神经氨酸酶(NA)基因遗传进化特征与变异情况,本研究从中国流感监测信息系统获取海南省2016-2018年流感病毒病原学监测数据,选取5家流感监测网络实验室分离鉴定的37株A(H1N1)pdm09亚型流感毒株进行HA与NA基因测序,利用MEGA 10.1.8构建HA与NA基因种系进化树,并分析其氨基酸变异情况。结果显示,2016-2018年共出现3次A(H1N1)pdm09亚型流感病毒活动高峰。2017年10月份以后的分离株(4/8)与2018年大部分分离株(21/22)独立于疫苗株A/Michigan/45/2015聚为一个小支,发生20余处HA与NA氨基酸位点变异。与疫苗株A/California/7/2009(2010-2016)相比,2016-2018年流感病毒分离株在HA基因抗原决定簇上发生7处氨基酸变异并有一个潜在糖基化位点,未发现HA基因受体结合位点变异与NA基因耐药性变异。本研究提示,2016-2018年,A(H1N1)pdm09亚型流感病毒逐步发生规律性进化,氨基酸变异频率有增加趋势,今后应持续加强流感病毒病原学监测,密切追踪A(H1N1)pdm09亚型流感病毒基因变异情况,为科学防控提供理论依据。     

2009−2015年中国甲型H1N1流感病毒血凝素基因进化分析

【目的】为了解中国地区2009?2015年甲型H1N1流感病毒流行态势,分析血凝素(Hemagglutinin,HA)基因的变异情况及其遗传进化特征。【方法】汇集国家流感中心2009?2015年流感周报的流感流行数据,分析甲型H1N1流感的流行病学特征;从全球共享禽流感数据倡议组织数据库及美国国家生物技术中心数据库下载甲型H1N1流感病毒HA基因序列,采用生物学软件进行系统进化和遗传特性的分析。【结果】2009?2015年全国共发生4次甲型H1N1流感的流行高峰。2009?2015年毒株与参考毒株A/California/07/2009(H1N1)的HA基因同源性逐年降低。遗传进化分析显示同一年份的毒株在系统进化树上基本呈现集中分布,2011年的毒株独立形成2个分支。分子特征表现为HA基因的4个抗原决定簇氨基酸位点均有变异,其中Ca区的203位、Sa区的163位和Sb区的185位氨基酸位点逐渐替换为新的氨基酸。除2010年与2012年,其他年份的毒株通过不同模型均得到正向压力选择HA氨基酸位点240。【结论】甲型H1N1流感在中国地区成为主要流行的亚型之一。HA基因与其编码的氨基酸逐年变异,未来进一步的流感监测能力还需加强。     

2010?2011年全球季节性H3N2流感病毒表面蛋白基因的分子遗传特性分析

[目的]分析2010年1月至2011年9月间全球季节性H3N2流感病毒血凝素(Hemagglutinin,HA)和神经氨酸酶(Neuraminidase,NA)基因的演变和分子特征,为流感病毒的防制提供分子信息依据.[方法]搜集期间季节性H3N2流感病毒HA和NA基因的完整核苷酸序列,分别绘制两基因编码序列的进化树;推导出相应的氨基酸序列,统计不同毒株间氨基酸位点差异并分析重要功能位点的变化.[结果]在136条完整的片段4和131条片段6中,2条HA和l条NA序列源自猪群流感病毒,剩余的序列根据进化特征可被分为两群.相比疫苗毒株,发生在HA和NA蛋白抗原位点的平均差异数分别为5.33和2.01个,3个毒株分别在HA宿主受体结合位点和二硫键及NA耐药位点出现突变,多数毒株的糖基化位点增多.江苏毒株和广东毒株分别属于群l和群2,且两省毒株间在HA蛋白抗原位点的差异数从7到13个不等.[结论]2010年1月至2011年9月间的全球季节性H3N2病毒主要呈现两种基因进化特征.因抗原性差异对疫苗开发具有指导作用,而多数毒株的抗原性检测信息仍然未知,但从抗原位点和糖基化位点的变异情况来看,多数毒株的抗原性可能已经变化,为判断是否形成新的流行株,应开展进一步的抗原性检测;并且各地区卫生行政部门应根据耐药位点的变化,制定相应的抗病毒治疗措施.     

Envelope Proteins Pertain with Evolution and Adaptive Mechanism of the Novel Influenza A/H1N1 in Humans

The novel swine-origin influenza A/H1N1 virus (S-OIV) first detected in April 2009 has been identified to transmit from human to human directly and is the cause of currently emerged pandemic. In this study, nucleotide and deduced amino acid sequences of hemagglutinin (HA) and neuraminidase (NA) of the S-OIV and other influenza A viruses were analyzed through bioinformatic tools for phylogenetic analysis, genetic recombination and point mutation to investigate the emergence and adaptation of the S-OIV in human. The phylogenetic analysis showed that the HA comes from triple reassortant influenza A/H1N2 and the NA from Eurasian swine influenza A/H1N1 indicating HA and NA to descend from different lineages during the genesis of the S-OIV. Recombination analysis nullified the possibility of occurrence of recombination in HA and NA denoting the role of reassortment in the outbreak. Several conservative mutations are observed in the amino acid sequences of the HA and NA and this mutated residues are identical in the S-OIV. The results reported herein suggested the notion that the recent pandemic is the result of reassortment of different genes from different lineages of two envelope proteins, HA and NA which are responsible for antigenic activity of virus. This study further suggests that the adaptive capability of the S-OIV in human is acquired by the unique mutations generated during emergence.     

1995～2005年中国H3N2亚型人流感病毒血凝素基因变异与流行相关性研究

为了探讨中国H3N2亚型人流感病毒血凝素基因变异与流行关系,对1995～2005年中国分离的550株H3N2流感病毒的HA1序列进行分析.HA1基因进化树显示出以很长的主干和很短的侧枝为特征.HA1的氨基酸位点变异主要位于5个已知的抗原位点及其附近,同时其它位点也有改变.通过对HA1序列资料分析发现这期间导致H3N2流行的序列改变的三种可能,第一种是同时出现多位点变化,第二种是位点变化逐渐发生累积到多个位点变化,第三种是单个抗原位点和受体结合位点同时改变,均可以引起H3N2流行.     

Molecular evolution of hemagglutinin genes of H1N1 swine and human influenza A viruses

Summary The hemagglutinin (HA) genes of influenza type A (H1N1) viruses isolated from swine were cloned into plasmid vectors and their nucleotide sequences were determined. A phylogenetic tree for the HA genes of swine and human influenza viruses was constructed by the neighbor-joining method. It showed that the divergence between swine and human HA genes might have occurred around 1905. The estimated rates of synonymous (silent) substitutions for swine and human influenza viruses were almost the same. For both viruses, the rate of synonymous substitution was much higher than that of nonsynonymous (amino acid altering) substitution. It is the case even for only the antigenic sites of the HA. This feature is consistent with the neutral theory of molecular evolution. The rate of nonsynonymous substitution for human influenza viruses was three times the rate for swine influenza viruses. In particular, nonsynonymous substitutions at antigenic sites occurred less frequently in swine than in humans. The difference in the rate of nonsynonymous substitution between swine and human influenza viruses can be explained by the different degrees of functional constraint operating on the amino acid sequence of the HA in both hosts.     

辽宁省2016‒2017年H3N2亚型流感病毒 HA1基因特征分析

摘要：目的 了解2016?2017年辽宁省H3N2亚型流感病毒基因变异情况及流行株与疫苗株的匹配情况。方法 采用逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）对分离得到的H3N2亚型流感毒株的HA1基因进行扩增,扩增片段经测序与近年来WHO推荐的北半球疫苗株进行比对和基因特征分析。结果 进化分析表明,2016?2017年H3N2亚型流感病毒与近三年的疫苗株均不在同一分支上;基因特性分析中,所有病毒均在A、B抗原决定簇上发生了两处以上的变异;19株病毒的受体结合位点131位氨基酸发生了新的变异;20株病毒中有1株突变产生了新的半胱氨酸,提示可能有新的二硫键产生;糖基化位点并未检测到新的突变。结论 2016?2017年辽宁省H3N2亚型流感病毒的抗原性及基因特性均发生了一定的变化,但变异程度不大,应密切关注疫苗株对流感病毒的免疫效果及流感毒株的变异情况。     

A/swine/H1N1流感病毒中国分离株血凝素进化分析

2009年3月以来,甲型H1N1病毒已在全球包括中国造成了巨大的危害,所以利用生物信息技术对其进行研究显得十分必要。从NCBI数据库下载中国大陆境内A/swine/H1N1病毒HA基因核酸序列及其编码蛋白序列,利用MEGA4.0软件对核苷酸编码序列构建系统进化树,利用BioEdit软件对蛋白序列进行比对,分析重要抗原位点变异情况,结果显示2010年在广东流行的病毒,从其他地方传播到广东的,而非早期广东流行的的病毒变异而来。2008年福建,山东,北京等地区的病毒传播比较迅速.这些分析结果阐明了中国大陆境内A/swine/H1N1病毒血凝素(HA)基因的进化关系和变异趋向,对于研究A/swine/H1N1病毒具有重要的参考价值。     

Positive selection operates continuously on hemagglutinin during evolution of H3N2 human influenza A virus

It has been proposed that antigenic evolution of hemagglutinin 1 (HA1) for H3N2 human influenza A virus was punctuated. In the population genetic analysis, however, it was controversial whether positive selection operated on HA1 in a punctuated manner for the branches of the phylogenetic tree where transitions to new antigenic clusters occurred (C branches), or continuously. In the molecular evolutionary analysis, positive selection was detected for the trunk (T) branches but the relationship between antigenic evolution and positive selection was unclear. Here molecular evolutionary analysis was conducted to examine natural selection operating on HA1 of H3N2 human influenza A virus by dividing HA1 into epitopes A-E and other sites, as well as dividing the phylogenetic tree into the C branches overlapping with the T branches (C-T branches), those not overlapping with the T branches (C-NT branches), the T branches not overlapping with the C branches (NC-T branches), and other branches (NC-NT branches). Positive selection was detected for C, T, and NC-T branches, whereas evolution for the NC-NT branches appeared to be mainly neutral. Positive selection appeared to have operated throughout the trunk, which covered the entire time period of the phylogenetic tree, suggesting that positive selection operated continuously on HA1 during evolution of H3N2 human influenza A virus.     

Subtype- and antigenic site-specific differences in biophysical influences on evolution of influenza virus hemagglutinin

ABSTRACT: BACKGROUND: Influenza virus undergoes rapid evolution by both antigenic shift and antigenic drift. Antibodies, particularly those binding near the receptor-binding site of hemagglutinin (HA) or the neuraminidase (NA) active site, are thought to be the primary defense against influenza infection, and mutations in antibody binding sites can reduce or eliminate antibody binding. The binding of antibodies to their cognate antigens is governed by such biophysical properties of the interacting surfaces as shape, non-polar and polar surface area, and charge. Methods: To understand forces shaping evolution of influenza virus, we have examined HA sequences of human influenza A and B viruses, assigning each amino acid values reflecting total accessible surface area, non-polar and polar surface area, and net charge due to the side chain. Changes in each of these values between neighboring sequences were calculated for each residue and mapped onto the crystal structures. Results: Areas of HA showing the highest frequency of changes agreed well with previously identified antigenic sites in H3 and H1 HAs, and allowed us to propose more detailed antigenic maps and novel antigenic sites for H1 and influenza B HA. Changes in biophysical properties differed between HAs of different subtypes, and between different antigenic sites of the same HA. For H1, statistically significant differences in several biophysical quantities compared to residues lying outside antigenic sites were seen for some antigenic sites but not others. Influenza B antigenic sites all show statistically significant differences in biophysical quantities for all antigenic sites, whereas no statistically significant differences in biophysical quantities were seen for any antigenic site is seen for H3. In many cases, residues previously shown to be under positive selection at the genetic level also undergo rapid change in biophysical properties. Conclusions: The biophysical consequences of amino acid changes introduced by antigenic drift vary from subtype to subtype, and between different antigenic sites. This suggests that the significance of antibody binding in selecting new variants may also be variable for different antigenic sites and influenza subtypes.     

黑龙江省大林姬鼠中汉坦病毒的分离及其S基因序列分析

为了研究黑龙江省大林姬鼠携带汉坦病毒(HV)的分子特征,对黑龙江省大林姬鼠分离株NA33的S基因进行了扩增和序列分析。结果表明,NA33株S基因全长由1 693nt组成,TA含量丰富,编码N蛋白的ORF起始于37nt,终止于1 326nt,编码的蛋白长429aa,符合HTN型编码。与HV参考毒株进行比较,NA33与Amur类汉坦病毒同源性最高,与其它HTN型相对较低,与SEO等同源性更低。N蛋白进化树分析表明,NA33位于Amur类病毒所在支系,并且与俄罗斯远东和吉林大林姬鼠分离株亲缘关系更接近,体现了一定的宿主依赖性和地理簇集性。序列分析发现,NA33的N蛋白具有Amur类汉坦病毒保守的氨基酸位点。黑龙江省大林姬鼠携带Amur类汉坦病毒,是重要的传染源。     

1981～2005年中国H1N1甲型流感病毒血凝素基因的HA1演变特征

为了解1981~2005年我国H1N1甲型流感病毒血凝素基因的HA1演变特征,选取H1N1甲型流感病毒370株,提取病毒RNA,经逆转录和聚合酶链反应扩增HA1并测序,测定的序列用生物信息软件分析,与GenBank中相关序列比较,并对推导的编码氨基酸序列进行基因特性分析。结果表明:HA1氨基酸的变异表现为抗原决定簇4个区均有变异,Sb区和Ca区变化较大;HA1受体结合位点(RBS)的前壁130环的第134位赖氨酸从1991年起在部分毒株HA1序列上开始缺失,以后缺失株逐步增多,自2000年起测定的所有毒株上该氨基酸全部缺失,同时这些缺失株的第137位氨基酸也全部由苏氨酸替换为丝氨酸;糖基化位点从增多到减少,最后稳定在7个;1981~2004年我国H1N1甲型流感病毒血凝素HA1编码的氨基酸在种系发育树上同年代基本呈现集中分布,与时间和地域无关,2005年毒株分成两个分支在时间上有明显差异。