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湖南大学生物信息学与病原学团队研究发现重组导致非洲猪瘟病毒基因组多样性

2019年08月16日  点击:[]

非洲猪瘟病毒严重影响了我国的生猪养殖业,目前仍然缺少有效的疫苗和药物来防治该病毒,其中很重要的原因在于对该病毒的变异机制缺乏了解。非洲猪瘟病毒属于双链DNA病毒,基因组大小分布在170kb~200kb之间,变化较大。为了阐述该病毒的基因组变异机制,2019年8月10日来自湖南大学生物信息学与病原学研究团队在国际兽医学权威期刊《Veterinary Microbiology》发表题为“Homologous Recombination Shapes the Genetic Diversity of African Swine Fever Viruses”的文章。

在本研究中,研究团队通过生物信息学方法分析了数据库中已有的39个非洲猪瘟病毒基因组,发现该病毒中基因组片段的插入和缺失(Indel)对于基因组多样性的贡献远大于点突变。分析Indel的位置发现30%的Indel分布在编码区,其中70%的基因组Indel可能造成氨基酸的插入和缺失。

为了研究Indel的产生机制,在部分排除了复制滑动和转座等因素之后,发现在非洲猪瘟病毒基因组中大量发生的重组事件与基因组Indel的发生存在明显的关联,因此基因组重组很可能导致了基因组片段Indel(特别是大的Indel)的发生。

大部分重组事件都是基因型特异的,而且发生在基因组的两端。最后,研究团队发现非洲猪瘟病毒基因组中存在大量33~49 bp的重复序列,它们以成簇的形式出现,而且在重组区域的重复元件明显大于非重组区域,表明重复元件有利于基因组重组的发生。

综上,非洲猪瘟病毒基因组中存在的大量重复元件有利于基因组重组的发生,重组进一步导致了病毒基因组的多样性以及病毒表型(如抗原/致病性等)的多样性,极大增加了防控该病毒的难度。

本工作的完成不仅有利于增强对于非洲猪瘟病毒进化机制的理解,而且也为该病毒的防控提供了一定的科学依据。相关结果于2019年8月10日在线发表于国际兽医学权威期刊

《Veterinary Microbiology》,论文原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378113519304183?via%3Dihub%E3%80%82

本工作是在湖南大学生物学院院长谭拥军教授的倡议下进行,同时也受到中国医学科学院蒋太交教授的大力支持与指导。论文第一作者为湖南大学生物学院博士研究生朱兆中与肖朝庭副教授,通讯作者为湖南大学生物学院生物信息中心的彭友松副教授。本工作受到国家重点研发计划(2016YFD0500300,2017YFD0500104),国家自然科学基金(31671371)和湖南省自然科学基金(2018JJ3039)等等基金的支持。

ABSTRACT

The African swine fever virus (ASFV) has severely influenced the swine industry of the world. Currently, there is no effective vaccine or drugs against the ASFV. How to effectively control the virus is challenging. In this study, we have analyzed all the publicly available ASFV genomes and demonstrated that there was a large genetic diversity of ASFV genomes. Interestingly, the genetic diversity was mainly caused by extensive genomic insertions and/or deletions (indels) instead of the point mutations. Further analyses showed that the indels may be attributed much to the homologous recombination, as supported by significant associations between the occurrence of extensive recombination events and the indels in the ASFV genomes. Besides, the homologous recombination also led to changes of gene content of ASFVs. Finally, repeated elements of dozens of nucleotides in length were observed towidely distribute and cluster in the adjacent positions of ASFV genomes, which may facilitate the occurrence of homologous recombination. This work highlighted the importance of homologous recombination in shaping the genetic diversity of the ASFVs, and could help understand the evolution of the virus.

原文链接:

1. Zhaozhong Zhu, Chao-Ting Xiao, Yunshi Fan, Zena Cai, Congyu Lu, Gaihua Zhang, Taijiao Jiang, Yongjun Tan, Yousong Peng. Homologous Recombination Shapes the Genetic Diversity of African Swine Fever Viruses,Veterinary Microbiology,2019.

https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2019.08.003.



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