印度新型甲型H1N1流感病毒进化动态以及全球H3亚型流感病毒HA基因的趋同进化研究

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新型甲型H1N1流感病毒和H3N2流感病毒是目前主要感染人类的季节性流感病毒,威胁着全球人类的生命健康。流感病毒的变异性极强,每隔一段时间就会产生适应性突变,逃避宿主免疫系统,适应宿主环境。因此加强对流感病毒的监测和进化动态研究,能为流感病毒的预防和控制提供重要的依据。本研究利用流感监测数据和生物信息学方法,分别对2009~2018年在印度爆发的新型甲型H1N1流感病毒的进化动态和H3亚型流感病毒在不同物种宿主间传播的适应性进化进行分析。2009年全球爆发的新型H1N1流感,造成印度数万人感染,数千人死亡。这种新的重组病毒取代了以前的季节性H1N1流感病毒并在人群中流行。之后2015年和2017年印度两次爆发新型H1N1流感病毒。为了更好的了解这三次疫情爆发的原因和该地区新型H1N1流感病毒的进化动态,以及其是否发生了适应性进化。本研究收集了来自印度的所有新型H1N1流感病毒数据,并与印度地理位置接近的南亚和东南亚热带国家(孟加拉国、缅甸、尼泊尔、新加坡和越南)的数据进行比较。然后利用d N/d S、Tajima’s D和Fu&Li’D*检验、Bayesian skygrid模型以及位点模型,对这几个国家2009年后爆发新型H1N1流感病毒的数据进行了核苷酸多样性、中性检验、群体历史动态以及正选择位点分析。H3亚型流感病毒具有广泛的宿主范围,其中H3N2亚型流感病毒可以感染人、猪、禽和马等宿主。流感病毒发生的适应性进化在跨物种传播中存在重要作用,同时流感病毒的HA蛋白是决定宿主特异性的主要因素,对宿主的范围有着重要的影响。因此通过收集流感病毒数据库中所有的H3亚型病毒HA基因序列,对其进行正选择分析和平行/趋同进化分析,从而确定在不同宿主间分离的病毒株是否发生了适应性进化。本研究中对2009~2018年印度爆发的新型甲型H1N1流感病毒的进化动态研究结果表明,在2014/2015流感季节,检测到新型甲型H1N1流感病毒的HA和NA基因存在种群扩张现象,同时HA在2012/2013和2013/2014这两个流感季节检测到了正选择信号。在HA基因中有8个位点经历了正选择,分别是:45、94、104、124、166、188、225和238。针对H3亚型流感病毒HA基因的平行/趋同进化研究结果中,发现在狗-猫进化枝中存在显著的正选择信号。此外,还发现了29个平行/趋同进化位点,其中HA基因中的144、145、158、188、226、229和275位点被报道能影响流感病毒的抗原性和跨物种传播能力。综上所述,在2015年印度爆发新型甲型H1N1流感病毒之前,新型甲型H1N1流感病毒经历了种群扩张和适应性进化。H3亚型流感病毒经历了适应性进化,使它们能够适应新的宿主环境,本研究为进一步实验验证H3亚型病毒的适应性突变提供线索,并阐明适应过程。
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