Просторово-розподілений вірусний еволюційний аналіз вірусу грипу А (IAV)

Анотація

Мета. Грип А — це вірус родини Orthomyxoviridae, який викликає гостру заразну вірусну респіраторну інфекцію та циркулює серед людей у всьому світі. У людей віруси грипу А викликають щорічні спалахи з високим рівнем захворюваності та надмірною летальністю. Природними хазяїнами грипу А є качки, де він зустрічається як доброякісне захворювання. Однак він може заражати та адаптуватися до різних хазяїнів. Він має схильні до помилок стратегії реплікації, які дозволяють зазнавати швидких генетичних змін шляхом рекомбінації з іншими вірусами грипу з утворенням вірусних підтипів. Адаптація вірусу залежить від стабільності білка гемаглютиніну (HA), балансу зв'язування HA, активності, що руйнує рецептори нейрамінідази (NA), специфічності зв'язування рецепторів білком HA, стабільності HA, ефективності полімерази (PA) тощо. Люди частіше заражаються підтипом IV, специфічним для людини, а птахи – пташиним підтипом через різну комбінацію та розташування рецепторів у дихальній системі. Свині і тхори можуть бути інфіковані обома вірусними підтипами. Відомо, що через взаємодію різних підтипів ці види є потенційними джерелами нових варіантів IV зі здатністю до перехресної передачі. Метою дослідження було перевірити, чи позитивний вибір стимулює еволюцію HA\NA\PA, сприяючи мутаціям, які покращують вірусну пристосованість, наприклад, шляхом збільшення спорідненості зв'язування з рецепторами хазяїна або ухилення від імунних реакцій хазяїна. Ми також перевірили, чи є свині хазяїнами, у яких посилюється відбір вірусу. Висновки. Як і очікувалося, обрані білки знаходяться під позитивним відбором. Ми виявили докази позитивного відбору вірусу в зразках PA з Нью-Йорка (27 місць), зразках HA і NA з Єгипту (17 і 16 місць відповідно). Найчастіше мутації для HA були виявлені в домені зрілого пептиду HA1, для NA – у структурному мотиві в sialidase β-propeller 6, а PA – в домені Arch. Немає доказів позитивного відбору всіх 3 білків для зразків з Бангладешу, що може вказувати на повільну еволюційну активність в цій країні. Тестування еволюції на свинях-хазяїнах показало, що в піддослідній групі відбір значно послаблений. А це означає, що генетичний дрейф, а не відбір є головною силою в тестовій групі. Результат може відрізнятися в наборах даних з більшою кількістю зразків свиней.