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目的:了解广州地区不同流行年代登革病毒1型的分子流行病学特征、追踪传播来源;探讨我国广州地区登革病毒流行是否本地化,同时为登革疫苗研究筛选候选疫苗毒株提供一个重要依据。
方法:
依据广州地区登革病毒1型的流行规模,选取流行规模最大的GZ01/95、其次GZ01/02,流行规模最小的GZ01/04及2006年新出现的毒株GZ17/06进行研究,利用Primer5.0软件参考登革病毒l型的标准株SIN/275/90设计引物,应用RT-PCR技术分别扩增GZ01/02、GZ01/04、GZ17/06流行株的E和NS1全基因,利用RT-PCR和RACE(rapid-amplification ofcDNA ends)技术对GZ01/95株全基因组序列进行扩增,获得的目的基因分别克隆到pGEM-Teasy载体并转化DH5α宿主菌,经蓝白斑筛选、PER和酶切鉴定阳性后进行序列测定。对测序结果应用DNAStar软件进行拼接,利用DNAStar软件包中的Protean程序分别进行氨基酸序列预测。Blast比对选取同源性较高的毒株及基因型的代表株,用C1ustalx1.83软件进行多重比对,应用MEGA3.0软件中的N-J、ME、MP和UPGMA四种方法进行构建系统发生树。重组分析、计算遗传距离、同意义性突变率和非同意义性突变率,并以6﹪的核苷酸差异(divergence)作为基因分型的标准。
结果:
1. 四株登革病毒1型(DEN-1)GZ01/95、GZ01/02、GZ01/04和GZ17/06株E基因序列全长均为1485bp,编码495个氨基酸;核苷酸序列同源性在91﹪-98.4﹪之间,推导的氨基酸序列同源性在96﹪-99.2﹪之间。进化分析显示GZ01/95、GZ01/02、GZ01/04株属于基因Ⅳ型或南太平洋型,而GZ17/06株属于基因Ⅰ型或亚洲型。E蛋白毒力位点分析发现:四株DEN-1的E蛋白的两个糖基化位点均没有缺失,在E44(E)和E156(T)毒力位点四株病毒均没有改变,在E366(N)→(S)和E蛋白Ⅲ区毒力位点分析仅GZ01/95株的氨基酸发生了改变。
2. 四株DEN-1的NS1基因全长均为1056bp、编码352个氨基酸,核苷酸序列同源性在91﹪-97.2﹪之间,推导的氨基酸序列同源性在97﹪-99﹪之间。进化分析显示:GZ01/95和IGZ01/02株仍属于基因Ⅳ型(即南太平洋型),GZ17/06株也和E基因的分析一样属于基因Ⅰ型(即亚洲型),而GZ01/04株却和E基因的分析不同而属于基因Ⅰ型。NS1蛋白毒力位点分析显示:四株DEN-1在NS1-130和NS1-207两个糖基化位点都没有缺失,仅GZ01/95株在B细胞表位NS1-111-116区NS1-103发生了改变(T)→(M)。
3. 利用E/NS1(连接区240bp)序列构建系统发生树显示:GZ01/95、GZ01/02和GZ17/06株基因分型结果同E和NS1基因的进化分析,GZ01/95株属于基因Ⅳ型或南太平洋型(SP-1)和1995年以前印度尼西亚Indo88株同源性最高,推断1995年广州地区登革病毒1型的流行可能是印度尼西亚毒株的输入;GZ01/02株和澳大利亚1983、2000年流行的毒株遗传距离最近,并且也属于基因Ⅳ型或南太平洋型(SP-2),所以2002年广州地区登革病毒1型的流行很可能和澳大利亚流行株有关;GZ17/06株都属于基因Ⅰ型或亚洲型,和ZJ/04、泰国2001、泰国2002年流行的毒株都在同一个分枝上且和泰国流行的Thai01、Thai02株同源性均最高,提示广州地区2006年流行的登革病毒1型可能来自泰国毒株的输入。
4. GZ01/04株的E/NS1(连接区240bp)和NS1基因的分析一致属于基因I型,重组分析发现GZ01/04株是进化过程中来自两个不同世系的重组株,一个世系来自广州地区分离株GZ01/02株属于基因Ⅳ型,另一个世系是我国福建2004年分离株Fj234/04属于基因Ⅰ型。
5. GZ01/95株全基因组序列全长10735bp,95-10271为ORF区编码3392个氨基酸。编码区(CDS)的进化分析显示:1995年广州地区流行的毒株仍属于基因Ⅳ型和1995年以前印度尼西亚Indo88株同源性最高97.5﹪,和E、NS1、E/NS1基因分析的结果一致;和GZ01/95株同在一个进化分支上的还有印度洋国家塞舌尔2003年和2004年、大洋洲国家密克罗尼西亚2004年及南非地区留尼旺岛2004年流行的登革病毒1型毒株,并且同源性在96﹪-97.8﹪之间,提示广州地区1995年流行的毒株一直在东南亚、大洋洲、印度洋和南非地区流行。5`UTR(DOD-coding regions)区有94个核苷酸,GZ01/95株和同源性最高的Ind088株比较仅有一个核苷酸的差异,在26位上GZ01/95株(A)一(G),导致GZ01/95株二级结构在第20-30位这段碱基序列形成了2个小环。3`UTR区有462个核苷酸,GZ01/95株和Iado88株有13个核苷酸的差异,突变多发生在NS5终止密码子之后的高变区(HBV),均有保守的RCS2、CS2结构,3`末端形成长发夹结构(3`LSH),但GZ01/95株在3`LSH的茎上凸出一个环。毒力位点分析显示GZ01/95株在E、NS1、NS5、3`UTR的毒力位点都发生了变异。
结论:
本论文对登革病毒1型的进化分析表明:广州地区不同年份流行的登革病毒1型的基因分型不同,广州地区登革病毒的流行没有地域性的限制,并且不同年代流行的毒株核酸有较大的差异,与各毒株同源性最高的毒株均为国外不同的流行株,因此推断广州地区1995、2002、2004和2006年流行的登革病毒1型可能来自境外不同的疫源地。近十多年来广州地区几乎每年都有登革病毒的流行且大部分是DEN-1,本论文的进化分析仍没有发现广州地区成为登革病毒疫源地的可靠证据。GZ01/95株的CDS区进化分析发现该世系的毒株一直在东南亚、大洋洲、印度洋和南非地区流行,毒力位点分析显示1995年流行株在E、NS1、NS5、3`UTR的位点都可能发生了毒力变异,因此GZ01/95株在登革病毒1型中有着重要的代表意义。