我国部分禽流感病毒H5N1之HA序列变异演化分析

从GenBank上获得我国人(Homo sapiens)、家禽和野鸟42株H5N1亚型禽流感病毒的HA基因核酸序列,利用DNAStar分析HA蛋白关键位点氨基酸残基的变化,比较HA基因核苷酸序列同源性,构建遗传进化树.探讨我国部分人、家禽和野鸟H5N1病毒基因的遗传进化关系.序列分析结果表明:禽流感病毒H5N1亚型的HA基因持续地发生着变异,但并非以均一速度进行,时间间隔愈长,核苷酸同源性愈低;我国同一地区或临近地区,当年或前后两年发生的人及家禽感染的禽流感病毒高度同源.推测我国部分人发生的禽流感可能是通过家禽感染的;候鸟的迁徙在传播病毒过程中所起的作用有待深入探讨.     

人源H5N1禽流感病毒血凝素分子遗传变异特征分析

从GenBank获取已公布的人及相应国家禽感染的H5N1禽流感病毒HA核酸和蛋白序列,用生物软件ClustalX1.83和MEGA4.0对HA基因序列和蛋白分析,构建HA核苷酸遗传进化树.结果表明,HA蛋白上再次出现既能与人又能与禽受体特异性结合的QNG;东南亚和东亚人感染毒株亲缘关系密切,西亚、南亚和非洲人感染毒株遗传距离近;进化树组成和HA蛋白关键位点氨基酸的变异,揭示多数国家的人感染的毒株与当地禽感染毒株高度同源,具有地域性特征,部分国家之间存在着病毒扩散现象.     

H5N1亚型禽流感病毒进化的研究进展

由H5N1流感病毒引起的高致病性禽流感,在禽类之间广泛传播。当人类接触这些禽类时,可能会被感染并产生严重的呼吸道症状,且死亡率高达60%。血凝素(hemagglutinin,HA)是H5N1病毒中和抗体的主要抗原,为了便于对病毒的HA突变进行研究,根据HA遗传基因的差异远近,所有的H5病毒株都被划分在20个分支内。对于H5N1病毒进化的研究在禽流感疫苗的研制、禽流感大流行的预防等方面均具有重要意义。现对禽流感、H5N1病毒特征、血凝素的结构功能、H5N1病毒的分支以及病毒进化的研究进行概述。     

禽流感病毒H5N1亚型HA基因表达及其产物的应用

根据GenBank公布的禽流感病毒H5N1亚型血凝素基因(HA)(GenBank:DQ023145)序列设计一对引物P1、P2,以重组质粒pUC-HA为模板扩增去除信号肽的HA成熟蛋白。PCR产物克隆入pMD18-T载体,经测序发现在967位A突变为T,形成一个终止密码子TAA。在突变位点附近设计两条有21个碱基配对的突变引物P3、P4,采用重叠延伸剪切法(SOE)用A定点替换T碱基,然后将正确的基因片段定向插入到表达载体pET-32a( )中,诱导表达获得正确的表达产物。Western-blot分析表明,表达的重组蛋白能与经BL21(DE3)大肠杆菌菌体裂解液处理的H5亚型禽流感病毒阳性抗血清发生特异性反应。利用纯化的重组HA蛋白初步建立了检测H5亚型禽流感病毒抗体的间接ELISA方法,该方法可以代替传统的血凝与血凝抑制方法用于区分禽流感病毒的血清亚型。本研究为禽流感病毒亚单位疫苗及新型诊断试剂盒的研究奠定了基础。     

禽流感病毒H5N1亚型HA基因表达及其产物的应用

根据GenBank公布的禽流感病毒H5N1亚型血凝素基因 (HA) (GenBank DQ023145) 序列设计一对引物P1、P2,以重组质粒pUC-HA为模板扩增去除信号肽的HA成熟蛋白. PCR 产物克隆入pMD18-T载体,经测序发现在967位A突变为T,形成一个终止密码子TAA. 在突变位点附近设计两条有21个碱基配对的突变引物P3、P4,采用重叠延伸剪切法 (SOE) 用A定点替换T碱基,然后将正确的基因片段定向插入到表达载体pET-32a (+) 中,诱导表达获得正确的表达产物.Western-blot分析表明,表达的重组蛋白能与经BL21(DE3)大肠杆菌菌体裂解液处理的H5亚型禽流感病毒阳性抗血清发生特异性反应.利用纯化的重组HA蛋白初步建立了检测H5亚型禽流感病毒抗体的间接ELISA方法,该方法可以代替传统的血凝与血凝抑制方法用于区分禽流感病毒的血清亚型.本研究为禽流感病毒亚单位疫苗及新型诊断试剂盒的研究奠定了基础.     

一株H5N2亚型鹦鹉源禽流感病毒分子进化分析

2005年在广东进行流行病学调查时分离到一株鹦鹉源禽流感病毒,经鉴定为H5N2亚型禽流感病毒(A/Parrot/Guangdong/268/2005)。该毒株的HA裂解位点附近的氨基酸序列为RETRGLF,只含有一个碱性氨基酸,符合低致病性禽流感病毒的HA裂解位点附近氨基酸序列的分子特征;与H5N2亚型禽流感代表毒株相比,该毒株HA和NA基因的糖基化位点、HA基因的受体结合位点编码区、NA基因的耐药性位点均未发生变异。将该毒株全基因组序列与GenBank已公布的19株H5N2亚型禽流感病毒株的相应序列进行比较分析并绘制系统进化树后发现:其与低致病性禽流感毒株A/Pheasant/NJ/1355/1998(H5N2)-like的亲缘关系最近,位于以A/Chicken/Pennsylvania/1/1983(H5N2)为代表的美洲进化分支。     

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。     

H5N1禽流感病毒HA和NA基因重组腺病毒共表达载体的构建

利用口蹄疫病毒(FMDV)2A蛋白具有自我裂解的功能,将其作为连接肽构建携带有H5N1亚型AIVHA和NA基因的重组腺病毒表达载体,进而为AIV基因工程疫苗的开发以及相关诊断试剂的开发提供依据。采用融合PCR的方法扩增出含有H5N1 AIV HA-2A-NA的基因,定向插入pAdtrack-CMV腺病毒穿梭质粒中,含有目的基因的腺病毒穿梭质粒pAdtrack-HA-2A-NA与腺病毒骨架质粒pAdeasy-1在基因工程菌BJ5183中进行同源重组,获得腺病毒质粒pAdeasy-HA-2A-NA,将pAdeasyd-H5经PacI线性化后转染HEK293细胞株包装出含有HA-2A-NA基因的腺病毒pAd-HA-2A-NA。结果表明,构建的含有目的基因的腺病毒穿梭质粒pAdtrack-HA-2A-NA和含有目的基因的腺病毒质粒pAdeasy-HA-2A-NA经PCR、双酶切及核苷酸测序测定无误。线性化后的pAdeasy-HA-2A-NA转染HEK293细胞包装成功获得腺病毒pAd-HA-2A-NA载体,经绿色荧光蛋白和RT-PCR分析证实,目的基因在该细胞中成功表达。本试验构建的含有AIV H5N1亚型HA-2A-NA基因的重组腺病毒表达载体,将为进一步研究开发基因工程疫苗提供病毒模型。     

家禽市场污水来源的H5N1亚型禽流感病毒NS基因分析

对长沙市家禽市场污水来源的H5N1亚型禽流感病毒(Avian influenza viruses,AIV)的非结构蛋白(Non-structural,NS)基因进行进化和分子特征分析,探讨污水中H5N1病毒的传播风险。9份家禽市场环境污水H5N1亚型AIV标本进行NS基因TA克隆测序,测序结果利用Lasergene和Mega5软件进行氨基酸(amine acid,aa)比对和进化树分析。共得到8个阳性克隆,进化树构建显示8个H5N1的NS基因均属于A亚群,其编码的NS1和NS2蛋白与A亚群代表株(A/chicken/Hubei/w h/1999)aa同源性分别为90.1%～92.5%和91.0%～92.6%,8个H5N1的NS1和NS2aa之间的同源性分别为93.8%～100.0%和98.4%～100.0%。8个H5N1的NS1蛋白均具有缺失80～84位aa、C末端携带有ESEV的PL基序和第92位aa为E的高致病性分子特征。家禽市场污水来源的H5N1亚型AIV的NS基因具有高致病性的分子特征,这种基因特征表明污水可能传播H5N1病毒。     

共表达H5N1流感病毒M1和HA基因的DNA疫苗与腺病毒载体疫苗的小鼠免疫评价

为评价在小鼠体内表达流感病毒M1和HA基因诱导的免疫反应,制备共表达H5N1亚型禽流感病毒 (A/Anhui/1/2005) 全长基质蛋白1 (M1) 基因和血凝素 (HA) 基因的重组DNA疫苗pStar-M1/HA和重组腺病毒载体疫苗Ad-M1/HA,将其按初免-加强程序免疫BALB/c小鼠,共免疫4次,每次间隔14 d。第1、3次用DNA疫苗,第2、4次用重组腺病毒载体疫苗,每次免疫前及末次免疫后14 d采集小鼠血清用于检测体液免疫应答,末次免疫后14 d采集小鼠脾淋巴细胞用于检测细胞免疫应答。血凝     

H5N1亚型禽流感病毒HA基因核酸序列的变异分析

从GenBank上获得194株不同来源的H5N1亚型禽流感病毒HA基因核酸序列,利用MEGA3分析了HA基N核酸序列碱基突变的特点。并通过比较序列同源性,构建NJ系统进化树,探讨了不同来源的H5N1病毒的系统进化关系。序列分析结果表明,被研究的194条H5N1亚型禽流感病毒HA基因核酸序列,碱基长度大约在1700bp左右,共发现了757个可变位点,其中Parsimony—informative sites有537个,Singleton sites有220个;病毒的变异速率很快,平均变异率为3．23％;病毒的序列变异具有显著的地区特点和时间特点;同时,全球化的贸易以及候鸟的迁徙在传播病毒过程中起一定作用。     

Avian influenza H5N1: an update on molecular pathogenesis

Avian influenza A virus constitutes a large threat to human health. Recent outbreaks of highly pathogenic avian influenza H5N1 virus in poultry and in humans have raised concerns that an influenza pandemic will occur in the near future. Transmission from avian species to humans remains sporadic, but the mortality associated with human infection is very high (about 62%). To date, there are no effective therapeutic drugs or a prophylactic vaccines available, which means that there is still a long way to go before we can eradicate or cure avian influenza. This review focuses on the molecular pathogenesis of avian influenza H5N1 virus infection. An understanding of the viral pathogenesis may facilitate the development of novel treatments or effective eradication of this fatal disease.     

禽流感特异性转移因子的制备及其免疫作用

目的制备禽流感病毒特异性转移因子并探讨其对禽流感灭活疫苗的免疫增效作用。方法用禽流感病毒H5N1血清亚型灭活疫苗免疫鸡,用国标血凝抑制方法检测病毒特异性血凝抑制抗体效价。当抗体效价达到高峰时,翅静脉采取外周血,分离淋巴细胞并制备细胞单层、传代后获得禽流感病毒H5N1血清亚型特异性转移因子。用所获得的特异性转移因子进行疫苗免疫增效试验。结果采用本法可获得禽流感病毒特异性转移因子。免疫增效试验表明,在进行禽流感病毒灭活疫苗免疫的同时使用禽流感病毒特异性转移因子,可在一定幅度内提高禽流感病毒抗体水平并能延长抗体维持时间。不同给药途径比较试验表明,口服途径给药的疫苗增效作用优于注射途径给药。结论通过淋巴细胞体外培养可以制备禽流感病毒特异性转移因子。禽流感病毒H5N1血清亚型特异性转移因子对禽流感病毒灭活疫苗具有明显的增效作用,且口服途径给药的疫苗免疫增效作用优于注射途径给药。     

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。     

Design of fluorinated sialic acid analog inhibitor to H5 hemagglutinin of H5N1 influenza virus through molecular dynamics simulation study

Abstract

Influenza epidemics and pandemics are caused by influenza A virus. The cell surface protein of hemagglutinin and neuraminidase is responsible for viral infection and release of progeny virus on the host cell membrane. Now 18 hemagglutinin and 11 neuraminidase subtypes are identified. The avian influenza virus of H5N1 is an emergent threat to public health issues. To control the influenza viral infection it is necessary to develop antiviral inhibitors and vaccination. In the present investigation we carried out 50 ns Molecular Dynamics simulation on H5 hemagglutinin of Influenza A virus H5N1 complexed with fluorinated sialic acid by substituting fluorine atoms at any two hydroxyls of sialic acid by considering combinatorial combination. The binding affinity between the protein–ligand complex system is investigated by calculating pair interaction energy and MM-PBSA binding free energy. All the complex structures are stabilized by hydrogen bonding interactions between the H5 protein and the ligand fluorinated sialic acid. It is concluded from all the analyses that the fluorinated complexes enhance the inhibiting potency against H5 hemagglutinin and the order of inhibiting potency is SIA-F9 ? SIA-F2 ≈ SIA-F7 ≈ SIA-F2F4 ≈ SIA-F2F9 ≈ SIA-F7F9 > SIA-F7F8 ≈ SIA-F2F8 ≈ SIA-F8F9 > SIA-F4 ≈ SIA-F4F7 ≈ SIA-F4F8 ≈ SIA-F8 ≈ SIA-F2F7 ≈ SIA > SIA-F4F9. This study suggests that one can design the inhibitor by using the mono fluorinated models SIA-F9, SIA-F2 and SIA-F7 and difluorinated models SIA-F2F4, SIA-F2F9 and SIA-F7F9 to inhibit H5 of H5N1 to avoid Influenza A viral infection.

Communicated by Ramaswamy H. Sarma     

H5N1 avian influenza in China

H5N1 highly pathogenic avian influenza virus was first detected in a goose in Guangdong Province of China in 1996. Multiple genotypes of H5N1 viruses have been identified from apparently healthy waterfowl since 1999. In the years 2004–2008, over 100 outbreaks in domestic poultry occurred in 23 provinces and caused severe economic damage to the poultry industry in China. Beginning from 2004, a culling plus vaccination strategy has been implemented for the control of epidemics. Since then, over 35420000 poultry have been depopulated, and over 55 billion doses of the different vaccines have been used to control the outbreaks. Although it is logistically impossible to vaccinate every single bird in China due to the large poultry population and the complicated rearing styles, there is no doubt that the increased vaccination coverage has resulted in decreased disease epidemic and environmental virus loading. The experience in China suggests that vaccination has played an important role in the protection of poultry from H5N1 virus infection, the reduction of virus load in the environment, and the prevention of H5N1 virus transmission from poultry to humans. Supported by the Key Animal Infectious Disease Control Program of the Ministry of Agriculture, the Chinese National S&T Plan(Grant No. 2004BA519A-57), National Key Basic Research and Development Program of China (Grant Nos: 2005CB523005, 2005CB523200).     

一株H3N2亚型猪流感病毒广东分离株的基因组序列分析

从广东省疑似流感发病猪分离到1株H3N2亚型猪流感病毒(A/Swine/Guangdong/01/2005(H3N2)),对其各个基因进行克隆与测序,并与GenBank中收录的其它猪流感、禽流感和人流感的相关基因进行比较,结果表明,HA全基因与广东2003~2004年分离的H3N2猪流感毒株的核苷酸序列同源性在99%以上,与纽约90年代末分离的H3N2人流感毒株同源性在98.5%以上;NA基因与纽约1998~2000年分离的H3N2人流感毒株的核苷酸序列同源性在99%以上;NS基因、M基因的核苷酸序列与H1N1亚型猪流感毒株A/swine/HongKong/273/1994(H1N1)的核苷酸序列同源性较高,分别为97.9%、98.4%,与美洲A/swine/Iowa/17672/1988(H1N1)的核苷酸序列同源性分别为96.7%、97.1%;其他基因的核苷酸序列与H3N2人流感毒株具有很高的同源性。因此,推测其M和NS基因来源于H1N1亚型猪流感病毒,HA、NA及其他基因均来源于H3N2亚型人流感病毒。表明此H3N2亚型猪流感病毒为H3N2亚型人流感病毒和H1N1亚型猪流感病毒经基因重排而得到的重组病毒。     

一株2011年出现的季节性甲型H1N1流行性感冒病毒血凝素基因特性的研究

本文通过比较2011年分离培养的1株季节性甲型H1N1流行性感冒(简称流感)病毒(A/Shanghai/1167/2011(H1N1))与历年季节性甲型H1N1流感病毒的血凝素(HA)基因,追溯该病毒的基因变异与来源,探讨该毒株的出现对流感防控工作的意义.采用反转录-聚合酶链反应(RT-PCR)方法扩增病毒的HA和神经氨酸酶(NA)片段,并进行测序;应用分子生物学软件对获得的序列进行分析,绘制基因进化树;同时,通过血凝抑制试验检测2011年下半年健康人群中该流感病毒的抗体水平.结果显示,A/Shanghai/1167/2011(H1N1)的HA基因序列与世界卫生组织(WHO)2007～2008年季节性甲型H1N1流感病毒疫苗株A/Brisbane/59/2007(H1N1)最接近,同源性达99.2%,与新型甲型H1N1流感病毒A/California/07/2009疫苗株同源性仅为72.4%.其HA基因裂解位点为PSIQSR↓GLF,尚未出现高致病性的分子特征.HA片段共编码557个氨基酸,有9个潜在的糖基化位点,序列与2009年前WHO疫苗株A/NewCaledonia/20/1999(H1N1)、A/SolomonIslands/3/2006(H1N1)和/Brisbane/59/2007(H1N1)相比,分别有15、12和4处不同,这些差异分布在Sa、Sb、Ca1、Ca2、Cb 5个抗原决定簇的氨基酸差异分别有5、5和2处.该毒株在健康人群血清的抗体阳性率为34.33%,几何平均效价(GMT)为10.38.A/Shanghai/1167/2011(H1N1)是2011年出现在上海地区的一个季节性甲型H1N1流感病毒毒株,其抗原变异与既往季节性甲型H1N1流感病毒相比不大,但在以A(H1N1)pdm09为主要流行株的年份检测到散在发生的既往季节性甲型H1N1流感病毒毒株应当引起重视,其在人群中的抗体水平较低,易引起流行,需要提高对类流感人群中此种毒株的持续监测.