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《啤酒花矮化类病毒基因组变异的综合分析》

  • 来源专题：转基因生物新品种培育
  • 编译者： Zhao
  • 发布时间：2017-04-01

  • 啤酒花矮化类病毒（HSVd）可以感染多种植物。在本研究中我们重新组装了来自杏树的两个HSVd基因。为检查单树HSVd变化，我们测序了独特的杏李树的70个HSVd基因并确定了11 个HSVd变异。此外，我们分析了所有已知的 572个HSVd 序列并确定了382个非冗余HSVd 变种。系统进化分析了382个HSVd 变种可分为五组。此外，我们由所有382个序列的平均值产生了一个共识HSVd序列。基因序列的比较分析确定了几个位置的序列变异，而棒状结构的左末端区域是高度保守不容易发生变异的。

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  • 《武汉2019冠状病毒基因组的生物信息学分析》
    • 来源专题：新发突发疾病（新型冠状病毒肺炎）
    • 编译者：蒋君
    • 发布时间：2020-02-02
    • 2019年12月，中国武汉报道了冠状病毒引起的肺炎，其临床症状与2003年爆发的严重急性呼吸综合征（Severe Acute Respiratory Syndrome, SARS）不同，因此推断该病毒可能是冠状病毒的一个新变种。不同于简单使用全基因组序列的其它研究，我们于2018年在国际上首次提出分子功能与进化分析相结合的研究思想，并应用于冠状病毒基因组的研究。在这一思想指导下，本研究使用beta冠状病毒基因组中的一个互补回文序列（命名为Nankai complemented palindrome）与其所在的编码区（命名为NankaiCDS）对新发布的武汉2019冠状病毒基因组（GenBank:MN908947）进行分析以期准确溯源，并对beta冠状病毒的跨物种传播和宿主适应性进行初步研究。溯源分析的结果支持武汉2019冠状病毒源自中华菊头蝠，但与SARS冠状病毒差异巨大，这一结果与两者临床症状差异一致。本研究的最重要发现是beta冠状病毒存在大量的可变翻译，从分子水平揭示了该病毒变异快、多样性高的特点，为beta冠状病毒的防控提供了依据。从beta冠状病毒可变翻译中获取的信息可应用于（但不限于）其快速检测、基因分型、疫苗开发以及药物设计。另外，我们推断beta冠状病毒可能通过可变翻译以适应不同宿主。本研究是基于大量基因组数据的实证分析，在国际上首次从分子水平尝试解释了beta冠状病毒变异快、宿主多且具有较强的宿主适应性的原因。
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  • 《科学家解析寨卡病毒基因组RNA二级结构图谱》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：huangcui
    • 发布时间：2019-01-24
    • 近期清华大学生命科学学院张强锋课题组、药学院谭旭课题组在《细胞宿主与微生物》（Cell Host & Mircobe）期刊在线发表题为《寨卡病毒基因组RNA结构的综合分析揭示了病毒感染性的关键决定因素》（Integrative Analysis of Zika Virus Genome RNA Structure Reveals Critical Determinants of Viral Infectivity）的研究论文。该论文对寨卡病毒的RNA基因组在二级结构层次进行了综合分析和建模，并在此基础上发现且验证了一个只在流行株系中特异性存在的长程RNA-RNA相互作用，研究表明该相互作用可能促进寨卡病毒流行株系的细胞感染功能。论文显示了RNA二级结构对寨卡病毒的重要作用，阐释了调控RNA病毒传染性和毒性的新型分子机制，为相关药物开发提供了重要的结构基础。 寨卡病毒是一种黄热病毒。与登革病毒、乙型脑炎等常见典型黄热病毒类似，寨卡病毒通过蚊虫叮咬在人类和其它动物中传播，对人类健康有严重的威胁。寨卡病毒有两个流行株系：一个比较古老的非洲株系，于 1947年发现于非洲；另一种是流行的亚洲株系（又称美洲株系），原在东南亚流行，后在南美洲和中北美洲爆发。目前，对人类威胁较大的株系是亚洲株系。早在2013年法属波利尼西亚群岛（大溪地）和2015年巴西的寨卡疫情中，人们就发现感染寨卡病毒孕妇的胎儿会有小头畸形的症状，同时亚洲株系也被发现会引起格林巴氏综合症。2016年寨卡病毒大规模流行，据统计感染规模超过百万人；因此被世界卫生组织宣布为国际公共卫生紧急事件。 自从大规模流行以后，寨卡病毒吸引了广泛的研究关注。一个重要的科学问题是理解流行株系和非流行株系的基因组差异在病毒传播过程中的作用。以前的研究主要关注氨基酸或者说蛋白质的差异。比如在2017年，军事医学科学院的秦成峰课题组和清华大学的程功课题组分别报道了两个关键的病毒蛋白的氨基酸单位点突变，这些突变对寨卡流行病毒株系的毒性和传播有关键提升作用。然而，比较基因组的分析结果表明，寨卡病毒流行株系和非流行株系的大部分基因组差异并不带来氨基酸的变化，而是发生在非编码区的突变和编码区的同义突变。这些在蛋白层次“沉默”的突变有可能在RNA层次造成功能和调控的差异。然而，由于技术的限制，人们对此所知甚少。 和其它黄热病毒一样，寨卡病毒的基因组是一条长为一万个核苷酸左右的正链RNA，其中包括编码全部11个病毒蛋白的编码区以及5’端和3’端的非编码区域。在本研究中，研究者综合利用了两种新型的、基于高通量测序技术的RNA二级结构研究手段，平行解析并比较了亚洲株系和非洲株系的寨卡病毒在哺乳动物细胞内的基因组RNA结构。这两种新技术包括利用小分子修饰结合深度测序探测RNA二级结构的icSHAPE技术（2015年发表于Nature），和利用小分子交联结合深度测序检测RNA分子相互配对作用的PARIS技术（2016年发表于Cell）。研究者将测得的icSHAPE和PARIS数据和已知病毒RNA元件的二级结构进行了系统比较，验证了两种技术解析病毒RNA结构的有效性。以PARIS数据为依据，对寨卡病毒RNA基因组进行了RNA结构域的划分，并在结构域的基础上，结合icSHAPE数据和RNA结构预测软件，构建了亚洲和非洲株系寨卡病毒全基因组RNA的二级结构模型。 值得注意的是，结合 PARIS数据和寨卡病毒各亚型的系统进化分析，研究者从中发现了一个亚洲株系特异的5’端非编码区和病毒包膜蛋白编码区之间的长距离RNA-RNA相互作用。在这个区域，亚洲株系相对于非洲株系有很大的核苷酸差异。这些差异都特异的位于氨基酸密码子的第三位因而不影响编码蛋白，但却形成了亚洲株系中特异RNA相互作用的基础。研究者对这个RNA-RNA相互作用进行了突变和回补实验，验证了其对亚洲株系的重要性，如果破坏该相互作用会大幅降低寨卡病毒在神经胶质瘤细胞中的感染性。这个结果揭示了RNA二级结构对于病毒感染性调控的复杂性和重要性，对于理解病毒的基因组组成和进化，开发新型基于RNA的抗病毒药物都有启示意义。 清华大学生命学院张强锋研究员和药学院谭旭研究员为本文的通讯作者，CLS项目博士生李盼、生命学院博士生魏逸凡、梅淼和PTN项目博士生生唐磊为本文共同第一作者。本工作得到了军事科学院秦成峰、加州大学河边分校和清华大学姜涛、苏州大学戴剑锋等的帮助，并获得国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、清华大学结构生物学高精尖中心、清华-北大生命科学联合中心和国家青年相关人才计划项目的资金支持。
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