禽流感病毒H5N1血凝素基因适应性进化过程中的关键位点突变规律研究

目的:寻找导致禽流感病毒H5N1血凝素(HA)适应性进化的关键突变,建立氨基酸突变评价体系,对突变作用进行评估,印证它们与病毒适应性进化的关联性。方法:计算株频率和枝频率,寻找标记分枝,向根结点回溯寻找HA进化路径上的氨基酸突变。计算各突变位点氨基酸的频率变化、有效变换及高频次突变,基于以上几个因素建立突变评价体系。结果:建立了大规模自动化寻找突变的方法,计算得到HA进化过程中的氨基酸突变435个,通过氨基酸频率图表分析这些突变可以很好地反映病毒适应性进化过程,其中79个突变是有效变换,发生的位点为正选择位点,且多数位点落在HA抗原表位上;29个突变是高频次突变,其中多数也为有效变换,因而与病毒适应性进化密切相关。结论:大规模自动化寻找突变的方法可靠,建立的突变评价体系准确性高,找到的关键突变及位点对实验有很好的指导意义。     

甲型H1N1流感病毒HA蛋白抗原表位及受体结合位点突变特性的对比研究

人群中流行的H1N1病毒按其来源可分为两类:人感染的猪H1N1病毒与人类季节性H1N1流感病毒。这两类病毒在流行频率、易感性和致病性等方面存在明显差异。文章收集了1918～2009年间17株人感染的猪甲型H1N1毒株以及21株季节性H1N1毒株,通过序列比对、氨基酸残基保守性分析及3D结构对比等生物信息学方法,揭示造成这两类病毒流行病学和感染性差异的机制。研究发现这两类病毒HA蛋白的进化路径并不相同,且两者具有不同的突变特征,人感染的猪H1N1病毒中,Ca1、Ca2、Sa和Sb四个位点均较为保守,仅Cb位点的突变较快;季节性H1N1病毒仅有Ca1位点较为保守,其他四个抗原性位点均具有较快的突变速率,且较多的突变为新类型的氨基酸。另外,对受体结合位点的研究也显示,这两类病毒的该区域存在5个氨基酸水平的差异(ALA138SER、GLN192LYS、GLN196HIS、ALA198GLU和ALA227GLU),这些位点的差异使得人感染的猪H1N1流感病毒比人类季节性H1N1病毒的易感性更强。这些研究结果可为阐明两类H1N1流感病毒感染性及致病性差异提供更多的信息,并有助于进一步认识H1N1流感病毒的进化机制。     

广州市两株人感染H5N6禽流感病毒全基因组序列特征分析

H5N6禽流感是重要的人兽共患病,给公共卫生带来严重威胁。为研究人感染H5N6禽流感病毒的基因特征,本文对广州市两株人感染H5N6禽流感病毒进行全基因组序列扩增,应用生物信息学软件分析分子变异和遗传进化特征。结果显示:两毒株各基因片段同源性存在差异,血凝素(Hemagglutinin,HA)基因同源性最高为98.3%,PB2基因同源性最低为85.2%。A/Guangzhou/41641/2014(H5N6)病毒的HA、神经氨酸酶(Neuraminidase,NA)、聚合酶碱性蛋白2(Polymerase basic protein 2,PB2)基因与猫源毒株A/feline/Guangdong/1/2015(H5N6)亲缘关系较近,推测可能起源于共同祖先。两株病毒均为禽源高致病性病毒,HA和NA表面蛋白受体结合位点、裂解位点和耐药位点未发生变异。内部基因重要位点均有不同程度的变异,其中以41641病毒变异较大,并发生PB2蛋白E627K突变。两株病毒均发生与不同亚型病毒之间的重组现象,41641病毒的内部基因分别与H5和H9N2/H7N9发生重组,其中PB2和PB1基因分别与2013年暴发的华南分支和华东分支H7N9禽流感病毒亲缘关系相近,A/Guangzhou/37845/2015(H5N6)病毒的内部基因与H5N1/H5N6病毒发生重组。因此,广州市两株人感染H5N6禽流感病毒进化起源不同,属于两种不同的基因型,本研究推测2013年暴发的H7N9禽流感病毒在新型H5N6重组病毒的进化过程中起到重要作用。     

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.     

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.     

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。     

2017–2019年我国南方地区高致病性H5N6亚型禽流感病毒血凝素蛋白分子特征分析

【背景】自2014年以来,H5N6禽流感病毒在我国家禽和活禽市场持续进化,成为人类和动物健康的重大威胁。【目的】对2017–2019年中国南方地区93株高致病性H5N6禽流感病毒的HA基因进行分子进化分析。【方法】接种9–11日龄鸡胚分离核酸检测阳性的H5N6标本,运用下一代测序平台对病毒分离物进行全基因组测序,从NCBI和GISAID数据库下载参考序列,利用BLAST、MEGA6.1及Clustal X等软件进行序列分析。【结果】2017–2019年,从189份江苏省H5亚型禽类/环境标本和1名H5N6患者咽拭子标本中共分离到43株病毒,完成了33株H5N6病毒的全基因组测序。下载网上同时期中国其他地区流行的H5N6毒株序列,对总计93株H5N6病毒的HA基因进行分子进化分析。93株H5N6病毒中有78株属于Clade 2.3.4.4h,9株病毒属于Clade 2.3.4.4e,4株H5N6病毒属于Clade 2.3.4.4b,1株属于Clade 2.3.4.4f,1株属于Clade 2.3.4.4g。所有93株病毒HA蛋白的裂解位点含有多个碱性氨基酸,表明它们都属于高致病性禽流感病...     

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。     

1998～2008年中国中部H9N2亚型AIV分离毒株HA基因的进化分析

从过去10年由中国中部分离的具有不同致病力的25株H9N2亚型禽流感选出6株(3#、12#、25#、14#、4#、22#)代表性毒株,利用RT-PCR扩增它们的HA基因,并比较分析该基因的序列,旨在探讨HA基因的变异对AIV毒力、抗原性变化的影响。结果表明:6株H9N2 AIV亚型分离株的HA基因在HA1和HA2的氨基酸裂解位点上没有出现高致病性禽流感病毒所特有的R-X-R/K-R模式,它们均为弱毒力毒株。HA上潜在糖基化位点除了3#和12#分离株多出一个之外,其余均为8个。3#和12#所表现出较强的致病性可能与其在HA的头部(HA1)的A抗原位点上多了一个糖基化位点(145~147aa),改变了HA基因空间构型有关,空间构型的改变导致抗HA抗体作用位点的变异或缺失并影响其较近的受体结合位点,从而改变该毒株的抗原性。研究结果提示需要持续跟踪H9N2 AIV在中国鸡群中的传播和进化,以便及时掌握疫情,有效防控禽流感。     

广东地区流感H3N2毒株血凝素基因特征、进化和变异分析

为揭示广东地区2007～2010年甲型H3N2毒株血凝素(HA)基因特征和变异,采用时空抽样方法抽样,检测广东2007～2010年甲型H3N2毒株HA基因核苷酸序列,同时检索全球HA基因序列作为对照,采用Lasergene 7.1和Mega 5.05软件对HA基因核苷酸序列进行比对和分析;并结合流行病学资料,对变异毒株进行进化速度分析;同时进行抗原分析。结果发现,广东2007～2010年H3N2毒株HA基因同义进化(Ks)和错义进化(Ka)速度分别为2.06×1E-3～2.23×1E-3核苷酸/年和1.05×1E-3～1.21×1E-3核苷酸/年,HA1较HA2的错义突变速率要高3.13倍。与疫苗株A/Perth/16/2009的HA基因比较,2009年广东毒株同源性达到98.8%～99.7%、2010年同源性达到98.0%～98.4%。在广东2007～2010年毒株中,HA1五个抗原表位均有氨基酸位点变异,尤其是2010年毒株B区(N160K)和D区(K174R/N)的变异;此外,广东2010年毒株受体结合部位(RBS)还发生K189E/N/Q和T228A置换变异;两个糖基化位点变异影响到抗原性;目前使用的H3N2疫苗株与目前流行毒株的抗原性有差异。广东地区2007～2010年的毒株中,血凝抑制抗体的抗原分析结果有差异。结果提示,目前广东乃至全球甲型H3N2毒株HA1B区和D区均有氨基酸位点变异,RBS的两个位点发生置换,糖基化位点变异影响到表位A区和B区抗原性;与WHO推荐2011年流感H3N2毒株疫苗株比较,目前流行毒株HA基因有抗原位点变异。     

2010‒2013年杭州地区甲型流感H3N2分子流行病学分析

摘要: 目的 对2010?2013年杭州地区甲型流感H3N2进行分子流行病学调查分析。方法 收集2010至2013年杭州地区H3N2监测样本数据,对样本数据按年份、性别以及年龄进行分组,比较各组之间的差异。查询、整理GenBank中的中国H3N2序列并建立数据集,并对国内H3N2的HA基因及2010?2013年杭州地区H3N2病毒HA、NA序列进行系统生物进化分析。结果 2010?2013年杭州地区H3N2感染率分析,不同年度间H3N2感染率差异具有统计学意义（χ2=14.004,P<0.05）,不同性别和年龄组间差异无统计学意义（χ2=3.552,χ2=2.691,P>0.05）。杭州地区2010年与2012、2013年H3N2感染病毒株,在系统进化树上分布存在两个不同分支,且HA序列进化属于广东省H3N2进化的不同时间点的两个分支,在国内H3N2系统进化树上存在一类未见人类感染的病毒分支。结论 H3N2感染无性别选择性及年龄差异,不同年度的感染率存在差异;杭州及我国多省市流行的H3N2感染存在广泛迁徙的现象,今后仍然具有引起高致病性大规模流行的能力,因此应加强各地监测及信息共享,做到早发现和及时防控。 关键词：甲型流感H3N2;流行病学;系统进化分析     

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.     

DNA序列进化过程中核苷酸替代的非独立性研究

本文评述了DNA序列间核苷酸替代数的估计方法,并通过对七个物种中组蛋白基因的比较对DNA进化的模型进行了考察。发现H2A基因第三位点上的碱基组成在物种间变异很大,并且跟H2A基因第一位点、H4基因第一、三位点及H2A上游,下游序列中的碱基组成有强正相关,提示DNA序列进化过程中存在着物种特异的区域性约束力。可能的原因是高等真核生物中GC含量升高,或者是染色体重组使这些同源序列位于不同的等质区段,从而受到不同的选择突变压。密码内各位点上核苷酸替代的相关性分析表明不同位点的替代是非独立的,其原因可能是一次替代事件引起多个位点的变化。文中讨论了这些结果对进化树推断的意义。     

青海湖地区5株 H9N2亚型禽流感病毒全基因组序列进化分析

2012年7~9月从来源于青海湖地区活禽市场的环境样本中分离到5株H9N2亚型禽流感病毒,为了了解其基因遗传进化情况,本研究通过RT-PCR技术扩增分离毒株的8个基因片段,并进行全基因序列测定。对其分子特征及全基因序列进行遗传进化分析。结果显示5株病毒的HA基因片段的核苷酸相似度为93.2%~99.1%。NA基因核苷酸的相似度为94.5%~99.8%。A/environment/qinghai/017/2012的裂解位点为PSKSSRGLF,其它4个毒株的HA裂解位点均为PSRSSRGLF。5个病毒的HA基因第226位受体结合位点均为L。M1基因片段中发生了N30D和T215A替换。遗传进化分析表明5株病毒同2005年湖南分离的A/chicken/Hunan/5260/2005(H9N2)毒株类似,为一种重配基因型禽流感病毒。其中HA、NA、NS基因片段属于Y280-like支系,MP基因片段属于G1-like支系,NP、PB1、PB2、PA四个基因片段属于F98-like支系。     

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。     

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。     

禽流感病毒血凝素HA的可变性解析

以重组的蒙古鸭H5N2禽流感病毒A/Duck/Mongolia/54/01的血凝素HA蛋白的cDNA为模板,进行PCR随机突变,表达只有单个氨基酸突变的H5HA基因共计38个.根据红细胞吸附反应,分析这些突变HA的功能,仍然具有红细胞吸附活性的单个氨基酸突变的HA约占89%,说明H5HA单个氨基酸突变的容许率是相当高的.HA1区突变数目大约是HA2区的两倍.对失去红细胞吸附功能和某些仍然拥有红细胞吸附功能的HA及单个氨基酸突变的位置与结构的关系进行探讨.有两个位点氨基酸突变了两次,但都不影响红细胞吸附功能,对红细胞吸附功能的影响,似乎主要由位置决定,而不是取决于取代的氨基酸的种类.位点179位和122位的突变是不允许的;位点179位于H5N1的受体结合区域RBD内,122位位于A抗原决定簇区附近,推测在H5HA三维结构上,这两个位点位于HA分子的内部,维持着H5HA的结构.HA1Cys位点4和HA2Cys位点148的突变是不允许的.这两个Cys正好形成HA1和HA2连接的桥梁,对维持H5HA结构也是相当重要的.本实验中HA先后失去了三个糖基化位点,但并不影响吸附红细胞的功能.总之,通过实验分析以研究某些氨基酸改变的效果,寻找关键位点是否突变,可以作为评估H5N1野毒株大流行潜力的分子标志.     

人感染新型H10N3禽流感病毒分子溯源

【背景】1997年香港发生人感染禽流感事件以来,禽流感病毒成为持续威胁人类健康和公共卫生的重要病原体。【目的】对一例人感染新型H10N3禽流感病毒病例开展分子溯源研究。【方法】流感病毒分型检测采用RT-qPCR法,在下一代测序平台上完成病毒基因组测序,序列和系统进化分析采用BLAST和MEGA 6.1等生物信息学软件。【结果】2021年4月从严重呼吸道疾病患者体内分离到一株病毒,经核酸检测和序列分析,结果表明其为H10N3亚型禽流感病毒。从患者居所附近的农贸市场分离到一株基因高度同源的H10N3亚型禽流感病毒。分离株是一种新的基因重配H10N3禽流感病毒,其血凝素hemagglutinin(HA)和神经氨酸酶neuraminidase(NA)组合最早在2019年华东地区的家禽中检测到,6个内部基因来源于近年来中国南方家禽中流行的H9N2病毒。病毒的HA蛋白的裂解位点含有1个碱性氨基酸R,未插入多个碱性氨基酸,理论上不属于高致病性禽流感病毒。HA蛋白受体结合位点228位氨基酸残基由G突变为S,理论上增强了对人SAα2,6受体的亲和力。另外,未发现PB2蛋白E627K突变,但591位氨基酸...     

鸭源H9N2AIV血凝素基因序列比较

为明确国内外鸭源H9N2亚型禽流感病毒(Avian influenza virus,AIV)血凝素基因(hemagglutinin,HA)的遗传进化关系、血凝素蛋白裂解位点的氨基酸结构特征和血凝素蛋白受体结合位点的氨基酸变异特征,本研究选取GenBank中登录鸭源H9N2亚型AIV HA基因,通过MEGA4.1进行比对和分析,并绘制其遗传进化树。结果表明,鸭源H9N2亚型AIV在遗传进化上分为2大谱系:即Ck-Bj-1-94-like和North-Ame-like,中国大陆鸭源H9N2亚型AIV和亚欧美其它国家鸭源H9N2亚型AIV在遗传进化上分居完全不同的谱系,相互之间遗传进化关系较远。从血凝素受体结合位点看,亚欧美国家鸭源H9N2亚型AIV在第183、190和226位点的氨基酸均为鸭源AIV经典H、E和Q,且高度保守。但中国大陆地区H9N2亚型AIV第183位为N;第190位为A or V or T,与中国大陆鸡源H9N2亚型AIV一致;第226位中国鸭源H9N2亚型AIV有相当一部分为L,且近年福建省H9N2亚型AIV分离株在此处均为L。提示我们,中国大陆地区H9N2亚型AIV鸭鸡和鸡鸭相互交叉感染较为普遍。