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基本信息
- 項目名稱：
- 基因內(nèi)重組是甲型H1N1流感病毒遺傳多樣性的分子機制
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 甲型H1N1流感病毒曾引發(fā)了1918到2009年間兩次嚴(yán)重的全球性流感疫情。因此深入了解控制流感病毒遺傳多樣性的分子機制對于防治流感病毒具有重要意義。流感病毒能否自然發(fā)生基因內(nèi)重組還存在很大爭議。該研究中，我們發(fā)現(xiàn)了三個具有相同基因重組片段的流感病毒群，證明了基因內(nèi)重組能自然發(fā)生并且能產(chǎn)生具有新異遺傳特點的流行世系。因此，基因內(nèi)重組是控制生物快速進化和甲型H1N1流感病毒遺傳多樣性的一個分子機制。
- 詳細(xì)介紹：
- 甲型H1N1流感病毒曾經(jīng)引發(fā)了1918到2009年間兩次嚴(yán)重的全球性流感疫情。雖然我們現(xiàn)在還不能詳細(xì)地知道為什么流感病毒變得能夠跨宿主傳染，但是基因突變在病毒能夠跨宿主傳染中起著關(guān)鍵作用應(yīng)該是被人們所接受的。因此，深入理解控制它的遺傳多樣性的分子機制具有非常重要的意義。 重配和基因突變是流感病毒進化的關(guān)鍵動力并且得到了詳細(xì)的研究。同源重組是生物快速進化的一種關(guān)鍵的遺傳機制。對于流感病毒，雖然基因片段間的重配被認(rèn)為是產(chǎn)生遺傳多樣性的一個主要因素，但是基因內(nèi)重組能否自然發(fā)生仍然備受爭議。Gibbs等認(rèn)為人源和豬源流感病毒的HA基因之間發(fā)生過同源重組，但是他們的重組證據(jù)因為缺少系統(tǒng)發(fā)生支持而被質(zhì)疑。Boni等人在分析了GenBank 中人源流感病毒后認(rèn)為基因內(nèi)重組在人源流感病毒中是不可能發(fā)生的。隨后，雖然在公共數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)在了很多基因內(nèi)重組體，但是它們被認(rèn)為是人工重組的。最近，我們報道出了一些人源和豬源流感病毒的基因內(nèi)重組。同時，我們也發(fā)現(xiàn)了3株帶有相同PA基因片段的H9N2亞型禽流感病毒。但是，這些仍然不被一些學(xué)者所接受。結(jié)果，很多顯著的基因內(nèi)重組體在流感病毒防控中仍然被忽視。因此，需要更加有力的證據(jù)來說服人們接受和認(rèn)可流感病毒傳播的這種遺傳機制。 確定同源重組是流感病毒進化分子機制的最有效的辦法是尋找含有相同重組事件的基因。因此我們利用最近幾年發(fā)展起來的重組分析方法對GenBank中H1N1流感病毒基因序列的PB2、 PB1、PA、 HA、 NP、 NA、MP和 NS的8條基因片段約42000條序列進行了系統(tǒng)分析，尋找含有相同基因的流感病毒群，以確定同源重組在流感病毒進化中的作用。 除了發(fā)現(xiàn)一系列單個重組體外，我們還發(fā)現(xiàn)一個在1999-2009年間流行于歐洲和亞洲的具有相同的重組PB1片段的豬源流感病毒群，一個在1918-2007年間流行于亞洲、歐洲、美洲的具有相同重組MP基因片段的人源流感病毒群和一個在1999-2009年間流行于亞洲、歐洲的具有相同重組PA基因片段的豬源流感病毒群。這些結(jié)果證明了基因內(nèi)重組不僅能夠自然發(fā)生，而且能夠產(chǎn)生具有新異遺傳特點的流行世系。因此，基因內(nèi)重組是控制生物快速進化和甲型H1N1流感病毒遺傳多樣性的一個分子機制。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 基因重配被認(rèn)為是流感病毒產(chǎn)生遺傳多樣性的一個主要因素，但基因內(nèi)重組能否自然發(fā)生備受爭議。確定基因內(nèi)重組是流感病毒進化分子機制的最有效辦法是尋找含有相同重組事件的基因。我們利用重組分析方法對GenBank中H1N1流感病毒基因序列的PB2、 PB1、PA、 HA、 NP、 NA、MP和 NS的8條基因片段約42000條序列進行了系統(tǒng)分析，以確定基因內(nèi)重組在流感病毒進化中的作用。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 這是世界上首次有關(guān)H1N1流感病毒同源重組存在大的重組病毒群現(xiàn)象的報道。該結(jié)果有力地證明了基因內(nèi)重組不僅能夠自然發(fā)生，而且能夠產(chǎn)生具有新異遺傳特點的世系，因此是流感病毒同源重組的最有利證據(jù)，從而使我們能全面認(rèn)識流感病毒進化的分子機制，為有效控制流感病毒提供了重要的理論依據(jù)。 因此我們的工作為原創(chuàng)性研究。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 該研究結(jié)果證明了基因內(nèi)重組不僅能夠自然發(fā)生，而且能夠產(chǎn)生具有新異遺傳特點的世系。因此該結(jié)果為人們正確認(rèn)識甲型H1N1流感病毒的進化方式以及世界甲型H1N1流感病毒的防治提供了理論基礎(chǔ)，也為甲型H1N1流感病毒的進一步研究以及新型病毒疫苗的開發(fā)奠定了分子基礎(chǔ)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 甲型H1N1流感病毒曾經(jīng)引發(fā)了1918到2009年間兩次嚴(yán)重的全球性流感疫情。因此，深入理解控制流感病毒遺傳多樣性的分子機制對于防治流感病毒具有重要的意義。雖然同源重組是生物快速進化的一個關(guān)鍵遺傳機制，但是對于流感病毒，能否自然發(fā)生基因內(nèi)重組還存在很大爭議。結(jié)果，大量的重組子病毒在流感病毒監(jiān)測中被人為的忽略。在這次研究中，我們發(fā)現(xiàn)了一個在1999-2009年間流行于歐洲和亞洲的具有相同的重組pb1片段豬源流感病毒群，一個在1918-2007年間流行亞洲、歐洲、美洲地區(qū)包含有同一重組MP基因片段的人源流感病毒群和一個在1999-2009年間流行于亞洲、歐洲地區(qū)帶有相同重組PA基因片段的豬源流感病毒群。這些結(jié)果證明了基因內(nèi)重組不僅能夠自然發(fā)生，而且能夠產(chǎn)生具有新異遺傳特點的流行世系。因此，基因內(nèi)重組是控制生物快速進化和甲型H1N1流感病毒遺傳多樣性的一個分子機制。由于同源重組所產(chǎn)生的結(jié)果的不確定性，這些基因內(nèi)重組病毒株在流感病毒防控中就更不應(yīng)該被忽視。
獲獎情況
- 相關(guān)論文已經(jīng)提交病毒學(xué)國際權(quán)威雜志 《Journal of Virology》（SCI IF 5.15），已經(jīng)通過編輯部初審，目前正在同行專家外審中。 （通過初審的證明圖片無法粘貼）
鑒定結(jié)果
- 我單位經(jīng)自查，承諾該作品符合挑戰(zhàn)杯申報作品的要求，接受競賽組委會抽查。
參考文獻
- 1.Gibbs et al. 2001. Recombination in the hemagglutinin gene of the 1918 "Spanish flu". Science 293:1842-5. 2.Worobey et al. 2002. Questioning the evidence for genetic recombination in the 1918 "Spanish flu" virus. Science 296:211 discussion 211. 3.Boni et al. 2008. Homologous recombination is very rare or absent in human influenza A virus. J Virol 82:4807-11. 4.Krasnitz et al.2008. Anomalies in the influenza virus genome database: new biology or laboratory errors? J Virol 82:8947-50. 5.He, C. Q. etl.2008.Homologous recombination evidence in human and swine influenza A viruses. Virology 380:12-20. 6.He, C.Q. et al.2009. Homologous recombination as an evolutionary force in the avian influenza A virus. Mol Biol Evol 26:177-87. 7.Boni et al. 2010. Guidelines for identifying homologous recombination events in influenza A virus. PLoS One 5:e10434.
同類課題研究水平概述
- 病毒間的基因重組涉及病毒毒力和宿主的改變，因此病毒間是否發(fā)生同源重組是病毒研究的基礎(chǔ)問題。目前，普遍認(rèn)為負(fù)鏈RNA病毒的重組率非常低，甚至不會發(fā)生重組。因此，在國際上流感病毒作為一種負(fù)鏈RNA病毒是否存在同源重組有很大爭議。Gibbs等認(rèn)為人源和豬源流感病毒的HA基因之間發(fā)生過同源重組(1)，但他們的重組證據(jù)因缺少系統(tǒng)發(fā)生支持而被質(zhì)疑(2)。最近又有報道稱人源流感病毒不重組(3)。雖然我們也報道過類似的重組子病毒，但我們的結(jié)果仍然不被同行重視。結(jié)果，在流感病毒監(jiān)測過程中，大量的基因內(nèi)重組子被人為忽略。因此確定流感病毒中是否存在基因內(nèi)重組是目前流感病毒研究的一個關(guān)鍵問題。我們采用國際上通用的重組分析方法對現(xiàn)有的甲型H1N1流感病毒基因組序列進行一系列的分析。通過對GenBank中H1N1流感病毒基因序列的PB2、 PB1、PA、 HA、 NP、 NA、MP、NS八條基因片段約42000條序列進行了系統(tǒng)分析。除了發(fā)現(xiàn)一系列單個重組體，我們還發(fā)現(xiàn)了一個1999-2009年間流行于歐、亞洲的具有相同重組PB1基因片段的豬源流感病毒群，一個在1918-2007年間流行于亞、歐、美洲具有相同重組MP基因片段的人源流感病毒群和一個在1999-2009年間流行于亞、歐的具有相同重組PA基因片段的豬源流感病毒群。這是世界上首次有關(guān)H1N1流感病毒同源重組存在重組群現(xiàn)象的報道。這些結(jié)果將為基因內(nèi)重組不僅能夠自然發(fā)生而且能夠給自然界帶有有新異遺傳特點的流行世系提供最有力的證據(jù)。 1.Gibbs et al.2001. Recombination in the hemagglutinin gene of the 1918 "Spanish flu". Science 293: 1842-1845. 2.Worobey et al.2002. Questioning the evidence for genetic recombination in the 1918 "Spanish flu" virus. Science 2002, 296: 211. 3.Boni et al.2008. Homologous Recombination is Very Rare or Absent in Human Influenza A Virus. J Virol 82:4807-4811.
