基本信息
- 项目名称：
- 基因内重组是甲型H1N1流感病毒遗传多样性的分子机制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 甲型H1N1流感病毒曾引发了1918到2009年间两次严重的全球性流感疫情。因此深入了解控制流感病毒遗传多样性的分子机制对于防治流感病毒具有重要意义。流感病毒能否自然发生基因内重组还存在很大争议。该研究中，我们发现了三个具有相同基因重组片段的流感病毒群，证明了基因内重组能自然发生并且能产生具有新异遗传特点的流行世系。因此，基因内重组是控制生物快速进化和甲型H1N1流感病毒遗传多样性的一个分子机制。
- 详细介绍：
- 甲型H1N1流感病毒曾经引发了1918到2009年间两次严重的全球性流感疫情。虽然我们现在还不能详细地知道为什么流感病毒变得能够跨宿主传染，但是基因突变在病毒能够跨宿主传染中起着关键作用应该是被人们所接受的。因此，深入理解控制它的遗传多样性的分子机制具有非常重要的意义。 重配和基因突变是流感病毒进化的关键动力并且得到了详细的研究。同源重组是生物快速进化的一种关键的遗传机制。对于流感病毒，虽然基因片段间的重配被认为是产生遗传多样性的一个主要因素，但是基因内重组能否自然发生仍然备受争议。Gibbs等认为人源和猪源流感病毒的HA基因之间发生过同源重组，但是他们的重组证据因为缺少系统发生支持而被质疑。Boni等人在分析了GenBank 中人源流感病毒后认为基因内重组在人源流感病毒中是不可能发生的。随后，虽然在公共数据库中发现在了很多基因内重组体，但是它们被认为是人工重组的。最近，我们报道出了一些人源和猪源流感病毒的基因内重组。同时，我们也发现了3株带有相同PA基因片段的H9N2亚型禽流感病毒。但是，这些仍然不被一些学者所接受。结果，很多显著的基因内重组体在流感病毒防控中仍然被忽视。因此，需要更加有力的证据来说服人们接受和认可流感病毒传播的这种遗传机制。 确定同源重组是流感病毒进化分子机制的最有效的办法是寻找含有相同重组事件的基因。因此我们利用最近几年发展起来的重组分析方法对GenBank中H1N1流感病毒基因序列的PB2、 PB1、PA、 HA、 NP、 NA、MP和 NS的8条基因片段约42000条序列进行了系统分析，寻找含有相同基因的流感病毒群，以确定同源重组在流感病毒进化中的作用。 除了发现一系列单个重组体外，我们还发现一个在1999-2009年间流行于欧洲和亚洲的具有相同的重组PB1片段的猪源流感病毒群，一个在1918-2007年间流行于亚洲、欧洲、美洲的具有相同重组MP基因片段的人源流感病毒群和一个在1999-2009年间流行于亚洲、欧洲的具有相同重组PA基因片段的猪源流感病毒群。这些结果证明了基因内重组不仅能够自然发生，而且能够产生具有新异遗传特点的流行世系。因此，基因内重组是控制生物快速进化和甲型H1N1流感病毒遗传多样性的一个分子机制。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 基因重配被认为是流感病毒产生遗传多样性的一个主要因素，但基因内重组能否自然发生备受争议。确定基因内重组是流感病毒进化分子机制的最有效办法是寻找含有相同重组事件的基因。我们利用重组分析方法对GenBank中H1N1流感病毒基因序列的PB2、 PB1、PA、 HA、 NP、 NA、MP和 NS的8条基因片段约42000条序列进行了系统分析，以确定基因内重组在流感病毒进化中的作用。
科学性、先进性及独特之处
- 这是世界上首次有关H1N1流感病毒同源重组存在大的重组病毒群现象的报道。该结果有力地证明了基因内重组不仅能够自然发生，而且能够产生具有新异遗传特点的世系，因此是流感病毒同源重组的最有利证据，从而使我们能全面认识流感病毒进化的分子机制，为有效控制流感病毒提供了重要的理论依据。 因此我们的工作为原创性研究。
应用价值和现实意义
- 该研究结果证明了基因内重组不仅能够自然发生，而且能够产生具有新异遗传特点的世系。因此该结果为人们正确认识甲型H1N1流感病毒的进化方式以及世界甲型H1N1流感病毒的防治提供了理论基础，也为甲型H1N1流感病毒的进一步研究以及新型病毒疫苗的开发奠定了分子基础。
学术论文摘要
- 甲型H1N1流感病毒曾经引发了1918到2009年间两次严重的全球性流感疫情。因此，深入理解控制流感病毒遗传多样性的分子机制对于防治流感病毒具有重要的意义。虽然同源重组是生物快速进化的一个关键遗传机制，但是对于流感病毒，能否自然发生基因内重组还存在很大争议。结果，大量的重组子病毒在流感病毒监测中被人为的忽略。在这次研究中，我们发现了一个在1999-2009年间流行于欧洲和亚洲的具有相同的重组pb1片段猪源流感病毒群，一个在1918-2007年间流行亚洲、欧洲、美洲地区包含有同一重组MP基因片段的人源流感病毒群和一个在1999-2009年间流行于亚洲、欧洲地区带有相同重组PA基因片段的猪源流感病毒群。这些结果证明了基因内重组不仅能够自然发生，而且能够产生具有新异遗传特点的流行世系。因此，基因内重组是控制生物快速进化和甲型H1N1流感病毒遗传多样性的一个分子机制。由于同源重组所产生的结果的不确定性，这些基因内重组病毒株在流感病毒防控中就更不应该被忽视。
获奖情况
- 相关论文已经提交病毒学国际权威杂志 《Journal of Virology》（SCI IF 5.15），已经通过编辑部初审，目前正在同行专家外审中。 （通过初审的证明图片无法粘贴）
鉴定结果
- 我单位经自查，承诺该作品符合挑战杯申报作品的要求，接受竞赛组委会抽查。
参考文献
- 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.
同类课题研究水平概述
- 病毒间的基因重组涉及病毒毒力和宿主的改变，因此病毒间是否发生同源重组是病毒研究的基础问题。目前，普遍认为负链RNA病毒的重组率非常低，甚至不会发生重组。因此，在国际上流感病毒作为一种负链RNA病毒是否存在同源重组有很大争议。Gibbs等认为人源和猪源流感病毒的HA基因之间发生过同源重组(1)，但他们的重组证据因缺少系统发生支持而被质疑(2)。最近又有报道称人源流感病毒不重组(3)。虽然我们也报道过类似的重组子病毒，但我们的结果仍然不被同行重视。结果，在流感病毒监测过程中，大量的基因内重组子被人为忽略。因此确定流感病毒中是否存在基因内重组是目前流感病毒研究的一个关键问题。我们采用国际上通用的重组分析方法对现有的甲型H1N1流感病毒基因组序列进行一系列的分析。通过对GenBank中H1N1流感病毒基因序列的PB2、 PB1、PA、 HA、 NP、 NA、MP、NS八条基因片段约42000条序列进行了系统分析。除了发现一系列单个重组体，我们还发现了一个1999-2009年间流行于欧、亚洲的具有相同重组PB1基因片段的猪源流感病毒群，一个在1918-2007年间流行于亚、欧、美洲具有相同重组MP基因片段的人源流感病毒群和一个在1999-2009年间流行于亚、欧的具有相同重组PA基因片段的猪源流感病毒群。这是世界上首次有关H1N1流感病毒同源重组存在重组群现象的报道。这些结果将为基因内重组不仅能够自然发生而且能够给自然界带有有新异遗传特点的流行世系提供最有力的证据。 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.
