冠状病毒和人类SARS病毒的分子亲缘关系研究

组分矢量方法是一种从全基因组出发, 研究物种亲缘关系的新方法. 本文使用这一方法, 通过对外类群的适当选取, 研究包括SARS病毒的冠状病毒进化关系. SARS病毒作为一个单系, 由于彼此之间的序列相似程度非常高, 难以为其选取适当的外类群. 我们利用核苷酸的突变计数来构造距离矩阵, 并将其超度规化, 在此基础上揭示SARS病毒自身的演变关系. 本文采用了更多的序列和新的方法, 反映了更为详细的冠状病毒进化关系, 使得不同方法的比较成为可能, 为冠状病毒进化关系的研究提供了新的视角.     

SARS冠状病毒S基因的最近共同祖先序列重建及Spike蛋白的适应性进化检测

严重急性呼吸系统综合症(severe acute respiratory syndrome，SARS)病原体——SARS冠状病毒(SARS-CoV)的基因组结构和表达模式已被详细描述。Spike蛋白作为冠状病毒粒子表面的结构性糖蛋白，负责结合宿主细胞受体，诱导病毒包膜和细胞膜的融合，刺激机体产生中和抗体并与介导细胞     

SARS相关病毒(BJ01株)的全序列及其比较分析

严重急性呼吸综合征(SARS)是一种新发现的急性传染病. 对一株已确认为SARS病原体的冠状病毒(BJ01)进行了全基因组序列测定, 并与其他已知病毒进行了比较分析. 该病毒基因组全长为29.725 kb, 含11个可读框(ORFs), 由1个稳定区和1个可变区组成, 其中稳定区编码RNA依赖性RNA聚合酶, 包括两个ORFs；可变区含有4个蛋白质编码序列(CDSs), 分别编码病毒的4个结构蛋白(S, E, M, N蛋白). 此外, 可变区还包括5个非典型的预测蛋白(PUPs). 此病毒基因的排列顺序与其他已知的冠状病毒一致. 通过与已知RNA病毒的序列比对, 可以确认该病毒属于冠状病毒科(Coronaviridae). 与GenBank中已知的5个SARS相关病毒全基因组序列的比较分析显示, 已在30个核苷酸位置上检出序列差异, 总体突变率为0.1%, 其中15个变异位点在编码区, 可能会导致蛋白质的氨基酸改变(异义突变). S蛋白中已发现3处可能引起该蛋白质物化特征变化的变异, 而该蛋白质可能参与病毒与宿主间的免疫反应. 与病毒包膜形成相关的M蛋白中则已发现两处氨基酸变化. 进化分析表明, SARS病毒可能不是来源于人类, 但没有证据证明是人为制造的. 为了阐明SARS相关病毒的病因学以及排除其他可能的SARS病原体的存在, 仍需进行更深入的研究.     

Vero细胞培养传代后的2株SARS冠状病毒基因组序列变异分析

RNA病毒在复制时有易出错的倾向, 因此SARS病毒在传染或传代过程中易发生突变而产生不同的毒株, 这种机制也利于病毒逃脱宿主的免疫系统而生存下来. 许多研究也表明, 不同的SARS病毒分离株的全基因组序列存在不同程度的差异, 这些差异的研究无疑对SARS病毒疫苗的研制具有重要的指导意义. 同时, 对SARS病毒在传代过程中的遗传稳定性及核酸特性的分析, 是SARS疫苗研制不可或缺的环节. 采用PCR产物直接测序的方法, 对2株用Vero细胞培养经过多次传代的SARS病毒进行了全基因组序列的测定, 通过比较分析发现该病毒在传代过程中具有高遗传稳定性, 其中检定参比株(Sino1株)2和11代全基因组序列比较有4个碱基的变化, 而候选疫苗株(Sino3株)3与10代的基因组全序列仅有1个碱基的差异. SARS病毒在Vero细胞上传代的遗传稳定性表明, 以此制备的灭活病毒疫苗是稳定的.     

用于SARS冠状病毒检测的60 mer寡核苷酸基因芯片的设计及应用

设计并应用60 mer寡核苷酸基因芯片实现对SARS冠状病毒的检测. 根据寡核苷酸基因芯片的原则设计出30条60 mer的寡核苷酸片段, 覆盖SARS冠状病毒(以最先提交全序列的TOR2株作为参考, GenBank登录号: AY274119)全基因组, 点样制备成12×12的寡核苷酸基因芯片, 从临床诊断SARS患者痰液标本抽提病毒RNA, 采用限制性显示技术进行标记, 将标记好的样品与芯片杂交, 洗脱, 扫描. 初步探索寡核苷酸芯片诊断SARS冠状病毒的可行性. 杂交结果表明, 来自SARS患者样品与芯片上的多个SARS探针杂交, 出现了明显的荧光信号; 阴性和空白对照探针上没有杂交信号, 而对照样品仅与3个SARS探针有杂交. 由此可知, 采用60 mer寡核苷酸基因芯片可以从基因水平实现对SARS冠状病毒多段序列的平行检测, 对于提高检出率有一定意义, 此外, 尚可用于监测在发病过程的各个阶段中病毒基因的活动状况.     

严重急性呼吸综合征(SARS)的传播与控制动力学

严重急性呼吸综合征(SARS)是隐含大量未知因素的严重疾病. 提出一种简单的动力学模型以评估SARS流行的可能性和控制措施的有效性. 基于此模型, 分析了SARS在北京的流行数据. 数据拟合结果表明, 在北京导致SARS爆发的基本传染数为2.16, 而控制措施导致有效传染数下降. 应指出的是, 响应时间和控制措施的力度对流行病的爆发和持续时间有显著影响.     

不用比较的基因组分析

2004年4月29日的《自然》杂志发表了一篇论文 ,描述了一种检测蛋白质的选择压力的新方法 ,其新颖之处在于 :它可以只以一种单一基因组为研究对象 ,而不用 (传统方法 )比较核苷酸序列。经典的对蛋白质 (承受 )的选择压力进行测量的方法需要比较来自为数众多的个体或物种的核苷酸     

SARS-CoV蛋白质组的生物信息学及其进化关系

一种新的冠状病毒 SARS-CoV是引起严重急性呼吸综合征(severe acute respiratory syndrome, SARS)的病原体. 对由SARS病毒全基因组序列推导出的所有蛋白质逐一进行分子量、等电点、分子消光系数等物理化学性质计算, 以及跨膜区和亚细胞定位预测, 辅以保守序列家族数据库搜索, 预测SARS-CoV功能未知蛋白质的功能. 同时, 通过SARS-CoV与其他冠状病毒蛋白质同源序列比较和进化距离计算, 分析SARS病毒的分类地位以及与其他冠状病毒的进化关系. 结果表明, 尽管SARS病毒是不同于其他3组冠状病毒的一种全新冠状病毒, 但在进化关系上更靠近牛冠状病毒BoCoV和鼠肝炎病毒MHV. 为实验测定SARS病毒蛋白质组以及抗SARS疫苗研制提供了参考和帮助.     

猪链球菌全基因组序列比较分析

2005年, 在四川局部地区爆发的人感染猪链球菌疫情导致200多人感染, 30多人死亡. 为了研究猪链球菌的致病机理, 以达到防止细菌传播和人畜感染的目的, 对已测序的猪链球菌(Streptococcus suis)的2个菌株(P1/7, 89-1591)进行了全面的功能注释和分析. 猪链球菌P1/7的基因组全长为2.007 Mb, 共有1969个可读框(ORF), 而部分测序的猪链球菌 89-1591序列包含在177个连接群(contig)中, 长为1.98 Mb, 含有1918个ORF. 两菌株基因组比较结果表明, 其平均编码区(CDS)的长度非常接近. 在所有ORF中, 同源ORF数为1306个. 两菌株中可能的毒性因子大多数具同源性. 但也存在例外, 如在P1/7中存在于一个基因岛内, 编码与毒性相关的荚膜多糖的11个毒性因子(CPS2A-2K)中, 4个基因cps2A, 2B, 2I, 2J未在89-159菌株中发现. 同时, P1/7中编码细胞外因子(EF)和溶血素(Haemolysin)的基因也未在89-159菌株中发现. 另外, 两菌株中与DNA复制、修复及重组相关的基因组成上存在着明显的差异, 并且在表面蛋白质组成上也同样存在着一定的差异. 这些特性表明两菌株为了适应不同的环境压力而演化出特有的功能单位, 暗示着2个菌株在毒性机理上存在着一定的差异. 以上分析结果为系统地研究猪链球菌以及防治、疫苗的开发、治疗药物的设计提供了广泛的基因组学信息.     

鸡传染性支气管炎冠状病毒北京分离株全基因组序列的测定及其特征分析

鸟类传染性支气管炎病毒(AIBV)属于冠病毒科, 冠状病毒属, 是单股线状、正链RNA病毒, 基因组全长近28 kb, 具有3′多聚A尾和5′帽子结构的特征. 采用PCR产物克隆测序和引物步移(primer walking)直接测序结合的方法, 完成了IBV北京分离株的全基因组序列的测定. 该毒株基因组序列全长为27733 bp, 生物信息学分析表明, 它具有10个明显的可读框(ORF); 通过基因定位后其基因排序为: 5′-orf1a-orf1ab-s-3a-3b-e-m-6a-6b-n-3′. 对IBV北京分离株的全基因组序列, 与报道的IBV及造成人类严重急性呼吸综合征(SARS)的病毒(SARS-CoV)进行了比较分析. 结果表明, AIBV是一种变异较大的病毒, 其全基因组序列与国外公布的AIBV全基因组序列相似性仅有85.2%, 与国内报道的不完整AIBV序列比较, 相似性也只有91.2%; 而与SARS病毒基因组全序列比较, 相似性仅为50.8%, 说明它与SARS-CoV关系不大. 同时, 还使用clustalw 1.81 和 Treeview软件构建了冠状病毒的全序列、S蛋白、M蛋白和N蛋白的系统发生树, 结果表明, 鸡IBV北京分离株是第3组病毒的惟一成员, 它与SARS-CoV存在很大的遗传距离. 这项研究将对我国鸡传染性支气管炎病原的鉴定和疾病的控制起到重要的作用.     

稻属AA型物种叶绿体基因组的适应性进化

稻属AA型物种包含栽培稻和与其最近缘的野生稻物种,是稻属植物中一个重要的类群.为了探究稻属AA型物种叶绿体基因组的适应性进化,以AA型稻属物种中已经公布的6个叶绿体基因组为对象,利用PAML和Selecton对叶绿体基因进行适应性进化的分析.研究发现,4个基因(matK,ccsA,psbB和rpoC2)经历了正选择作用,并对基因的正选择位点进行了定位,初步分析了正选择位点的变异特点,探讨了正选择位点与蛋白质结构保守性的关系.本研究为深入了解稻属的叶绿体基因及其适应性进化提供了重要参考.     

SARS相关病毒与鼠肝炎病毒S蛋白的同源暗示一个潜在受体结合区的存在

最近, 一种新的冠状病毒被确定为近期爆发的严重急性呼吸综合征(SARS)的病原体. 虽然人们对人冠状病毒229E已经有了较多的研究, 而且其受体结合位点也被确定在S蛋白第417~547个氨基酸残基之间. 但是, 这一区域与新分离的SARS相关病毒(香港株, CUHK-W1)没有任何同源性. 有意思的是, 已知的各种冠状病毒S蛋白S1亚基的序列比对和进化分析显示, 鼠肝炎病毒(MHV)与SARS相关病毒的同源性最高. 而且, MHV的S蛋白上负责受体结合的重要位点(第62~65和第214~216位氨基酸残基)与SARS相关病毒的相应区域(第51~54和第195~197位氨基酸残基)高度同源. 这些生物信息学的分析结果可能对研究SARS相关病毒的受体结合位点和病毒侵染靶细胞的机理有所帮助, 进而为设计抗病毒药物和疫苗提供新靶点.     

低等脊椎动物中存在基因组印迹进化的基础

哺乳动物配子发生过程中双亲特异性甲基化印迹导致父母双方的基因组在发育中的不等性和互补性, 使父母双方的基因组对正常发育都是必需的. 因此, 基因组印迹是胚胎发育过程中基因组整体水平上基因表达调控至关重要的第一步, 也是哺乳动物两性生殖的表观遗传基础. 但基因组印迹在脊椎动物中的进化起源、形成并维持稳定的表观遗传修饰分子机制都还完全不清楚. 在动物界, 由于至今未在非哺乳动物中发现内源印迹基因, 基因组印迹被认为可能是胎生哺乳动物单独进化出来的. 为探索基因组印迹的进化起源, 本文研究了哺乳动物印迹基因在低等脊椎动物的同源基因中是否存在双亲特异性差异甲基化区域. 通过用重亚硫酸氢盐测序的方法, 对金鱼Igf2基因的CpG岛在精子、卵子、不同发育阶段胚胎以及成体不同组织中的甲基化情况进行分析, 结果表明, 与哺乳动物Igf2基因一样, 金鱼Igf2基因内部也存在差异甲基化区域, 该区域在卵子中没有甲基化, 在精子中被高度甲基化; 但与哺乳动物印迹基因不同, 金鱼的双亲特异性甲基化差异不能在胚胎发育过程中保持稳定, 可能是脊椎动物进化早期的一种初级的基因组印迹. 这些结果说明, 低等脊椎动物中存在基因组印迹进化的基础, 基因组印迹不是哺乳动物单独进化产生的     

序列比较分析揭示水稻Pms1区段基因组的快速进化

以前的研究将水稻光敏核不育位点Pms1定位在第7染色体上.本研究对来源于定位亲本(明恢63和农垦58)的两个BAC克隆进行比较测序,以鉴定Pms1的候选基因;并通过对两个克隆的注释和比较得到5个候选基因,以进行进一步的功能检验.将这两个亲本的基因组序列与公共数据库里的日本晴和93-11比较分析,结果显示,该区段4个亲本在序列组成上存在巨大差异,这种差异主要归咎于活性反转座成分造成的基因组新近增长和变异;亚种内和亚种间以Indel或者SNP的形式存在高度的多态性.利用反转座成分的两个长末端重复进行分析发现,它们的替换速率比已有的报道要高得多.该结果证明,在自然和人工选择的共同作用下,Pms1区段正处于快速的基因组进化过程中.     

基于内含子和外显子的系统发育分析的比较

在灵长目动物中分离出７个断裂基因的内含子和外显子序列,分别进行系统发育分析,比较结果显示：（１）基于内含子与基于外显子所得到的进化树的拓扑结构基本一致,但由于内含子和外显子序列的突变速率不同,导致进化树的分枝长度不同;（２）在ｈｏｍｉｎｏｉｄｓ中,外显子的替代速率下降,而内含子的替代速率相对稳定;（３）当选用ｃｅｂｕｓ作为参考物种时,基于不同外显子推测出的ｏｒａｎｇｕｔａｎ的分歧时间相差较大,而基     

序列比较分析揭示水稻Pms1区段的基因组快速进化

前人研究将水稻光敏核不育位点Pms1定位在第七染色体上. 本研究对来源于定位亲本(明恢63和农垦58)的两个BAC克隆进行比较测序来鉴定Pms1的候选基因, 通过对两个克隆的注释和比较分析我们得到五个候选基因以进行进一步的功能检验. 我们还将这两个亲本的基因组序列与公共数据库里的日本晴和93-11的进行了比较分析. 分析表明, 该区段四个亲本在序列组成上存在巨大差异, 这种差异主要归咎于活性反转座成分造成的基因组新近增长和变异; 亚种内和亚种间以Indel或者SNP的形式存在高度的多态性. 利用反转座成分的两个长末端重复进行分析发现它们的替换速率比已有文献报道要高得多. 该结果证明在自然和人工选择的共同作用下, Pms1区段正处于快速的基因组进化过程中.     

基于三角褐指藻全基因组假基因的识别及相关生物信息学分析

假基因是与功能基因序列相似,但不能表达为功能蛋白质的DNA序列.识别和注释假基因是认识基因组的结构功能的关键.三角褐指藻属于海洋硅藻,富含不饱和脂肪酸,目前其全基因组信息已经解析.为了识别三角褐指藻基因组中的假基因,本研究采用生物信息学的方法构建了从三角褐指藻的基因组中寻找假基因的流程,得到1654条加工假基因、714条非加工假基因和4729条假基因片段.结果表明,尽管三角褐指藻属于低等光合生物,其基因组中存在较多假基因及假基因片段.     

酮古龙酸菌WB0104的全基因组分析

酮古龙酸菌(Ketogulonigenium sp)可以将L-山梨糖转化为维生素C的前体2-酮基-L-古龙酸, 具有重要的工业应用价值. 酮古龙酸菌WB0104基因组由一长度为2765030 bp的环形染色体和2个环状质粒(267968和242707 bp)组成, 染色体的(G+C)含量为61.69%, 含2727个可读框(open reading frames, ORF), 它的复制、转录和翻译以及碳水化合物和能量代谢系统是完整的, 而修复系统不完全. WB0104中有640个左右的预测ORFs属于转运蛋白, 占总预测基因数的四分之一左右, 远远高于目前已知的其他细菌, 推测与其适应土壤环境因素有关.     

3种平台Delta-Omicron嵌合RBD二聚体新型冠状病毒疫苗的免疫原性头对头比较

新型冠状病毒(新冠病毒)在全球范围内流行,对公共卫生和人民生命健康造成了巨大威胁,新冠病毒疫苗的研发和使用对预防疾病和控制疫情起到了关键作用.基于包括重组蛋白亚单位、病毒载体、mRNA脂纳米颗粒在内的多种技术平台开发的疫苗都获得了使用.然而,由于抗原设计的差异、免疫剂量和注射间隔的差别,不同疫苗平台之间的免疫效果无法直接比较.因此,本研究以Delta-Omicron嵌合RBD二聚体为免疫原,对广泛使用的3个疫苗平台(重组蛋白亚单位疫苗、腺病毒载体疫苗和mRNA疫苗)进行了免疫原性头对头比较,通过小鼠模型比较了它们同源接种和序贯接种所诱导的体液免疫和细胞免疫反应的差异.结果显示,小鼠在免疫同源的两剂疫苗后,m RNA疫苗诱导的结合抗体和中和抗体滴度都最高,其次分别是重组蛋白亚单位疫苗和腺病毒载体疫苗;异源加强免疫的结果显示,不管是以重组蛋白亚单位疫苗、腺病毒载体疫苗或者mRNA疫苗初免,以mRNA疫苗作为第2针加强免疫均能诱导更强的体液免疫反应.此外,在疫苗激发的细胞免疫方面, mRNA疫苗诱导了较强的CD4⁺T细胞反应,腺病毒载体疫苗诱导了较强的CD8^+...     

基于恶性疟原虫全基因组蛋白信息预测青蒿素的潜在抗疟靶点

结合NCBI分类数据库和KEGG提供的恶性疟原虫3D7株相关蛋白质信号通路信息, 筛选出8个处于信号通路关键位置的蛋白酶, 分别与青蒿素进行分子对接研究. 通过分析它们之间的结合模式, 发现嘌呤核苷磷酸化酶(pfPNP)、肽脱甲酰基化酶(pfPDF)和核糖-5-磷酸异构酶(pfRpiA)等3种蛋白酶与青蒿素的抗疟作用有关, 而青蒿素可能通过干预嘌呤代谢、嘧啶代谢、蛋氨酸代谢、乙醛酸和二羧酸代谢及磷酸戊糖途径产生抗疟效应.