甲型H1N1流感病毒毒株的分子特征及功能分析預(yù)測.pdf

1、2009年4月,起源于墨西哥的新型流感引起人們一片恐慌,在短短幾周之內(nèi),新型流感病毒就迅速地蔓延到了全世界,2009年6月11日,世界衛(wèi)生組織將全球流感大流行警告級別提升至最高等級第六級,中國乃至山東省都是此次流感的重災(zāi)區(qū),影響人們的正常工作生活。
　　 此次爆發(fā)的流感病毒為一類新型流感病毒,本論文利用結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)的方法系統(tǒng)分析了山東省毒株的分子特征,并對其功能進(jìn)行了分析預(yù)測。通過分子發(fā)育分析,山東省毒株為血凝素(HA)1型,

2、神經(jīng)氨酸酶(NA)1型毒株。毒株的基因組來源人、豬、禽流感的遺傳物質(zhì),是一個(gè)四重排甲型流感病毒。其HA、NP和NS基因來源于H1N1亞型經(jīng)典豬流感毒株,NA和MP基因來源于H1N1亞型禽源豬流感毒株。PA和PB2基因來源于不同亞型的禽流感病毒,PB1基因來源于季節(jié)性H3N2亞型人流感病毒。雖然新甲型H1N1流感病毒8個(gè)基因片段所形成的進(jìn)化樹各不相同,但仍然存在一些共性:4株新甲型H1N1流行病毒株A/Mexico/4486/2009;A

3、/Califomia/04/2009;A/Beijing/3/2009(H1N1)和A/Shandong/1/2009都聚在一起,形成獨(dú)立的進(jìn)化支,并且以高Bootstrap值支持。說明09年新甲型H1N1流感病毒有共同的進(jìn)化祖先,H1N1流感病毒在流行擴(kuò)散過程中沒有顯著變異。對其血凝素蛋白的結(jié)構(gòu)、表面電勢分析及分子對接分析表明該甲型H1N1流感病毒的受體結(jié)合位點(diǎn)與典型的人流感病毒的氨基酸完全一致,這意味著新型甲型H1N1流感病毒蛋白的

4、受體結(jié)合特異性完全符合感染人類的要求,具備人傳播人的分子基礎(chǔ)的。這也在一定程度上解釋了甲型此次H1N1流感病毒只在人與人之間傳播,極少見人與豬之間傳播的現(xiàn)象。
　　 通過該毒株HA蛋白的糖基化、脂化位點(diǎn)分析,發(fā)現(xiàn)將毒株的HA蛋白的糖基化位點(diǎn)僅有27位,28位,40位,104位,286位,304位,及498位較相關(guān)其它季節(jié)性流感病毒變少,脂化位點(diǎn)與二硫鍵位點(diǎn)未發(fā)生變化。山東省毒株具有較少糖基化位點(diǎn),這暗示該甲型流感病毒應(yīng)具有較強(qiáng)的

5、致病力。通過基于序列與基于結(jié)構(gòu)的抗原決定簇分析,發(fā)現(xiàn)山東省毒株的HA蛋白的抗原決定簇主要位于蛋白的頭部,相對澳大利亞毒株,抗原決定簇Ca1區(qū)222位發(fā)生突變(Lys→Arg),相對于2009年美洲區(qū)域的毒株未發(fā)生明顯變化,因此其于世衛(wèi)組織提供的毒株生產(chǎn)的相關(guān)疫苗應(yīng)該是有效的。通過對NA蛋白結(jié)構(gòu)的預(yù)測分析,表明相對于其它季節(jié)性流感的NA,此次NA突變的氨基酸位點(diǎn)主要位于活性中心以外的分子表面,未發(fā)生NA酶的活性中心,所以針對NA蛋白的相關(guān)

6、藥物應(yīng)該是有效的。
　　 本文通過對山東省毒株的基因序列、蛋白質(zhì)序列、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、分子表面性質(zhì)、分子對接分析、抗原決定簇、藥物作用靶位的快速分析,初步建立了快速定型、分析、預(yù)測的結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)方法,該對甲型流感病毒的防控應(yīng)該具有借鑒與參考意見,特別是對當(dāng)前山東省當(dāng)前的疾病防控的基礎(chǔ)與形勢,本文建立的方法應(yīng)該會使得相應(yīng)防控技術(shù)由依靠經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化理性化,特別是隨著新一代低成本高通量測序技術(shù)的發(fā)展,相信結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)方法將會成為主流技術(shù)指