Page 207 - Srednje skole - radovi
P. 207
ODREĐIVANJE PANDEMIJSKOG POTENCIJALA VIRUSA H5N1
BIOINFORMATIĈKIM METODAMA
DETERMINATION OF THE PANDEMIC POTENTIAL OF THE H5N1 VIRUS
WITH BIOINFORMATICS METHODS
Autor: Marko Tumbas, IV razred, Prva beogradska gimnazija Regionalni centar za talente Beograd II
Mentor: Branislava Gemovid, Istraživač saradnik Centar za multidisciplinarna istraživanja, Institut za
nuklearne nauke Vinča, Univerzitet u Beogradu
REZIME
Ovaj rad se bavi pradenjem evolucije virusa gripa H5N1, kao i predikcijama njegovih evolutivnih
promena. Pandemijski potencijal virusa podrazumeva povedanje njegove sposobnosti da se veže za
receptor na ljudskoj deliji. Osnovni materijal za istraživanje su 2552 sekvence proteina hemaglutinina
sa kapsida virusa H5N1. Sve sekvence su preuzete iz javnih baza podataka. Istraživanje se baziralo na
analiziranju sekvenci HA1 subjedinice hemaglutinina bioinformatičkim metodama. HA1 ima
spektralne karakteristike koje direktno ukazuju na efikasnost prenošenja virusa. Frekvencija F(0.076)
odgovara životinjskom, a F(0.236) ljudskom receptoru, a odnos intenziteta F(0.236)/F(0.076)>1
predstavlja prilagođavanje ka ljudskom receptoru. Rezultati nam pokazuju da je vrhunac
pandemijskog potencijala bio 2006. godine, što se ogleda u proporcionalnom broju sekvenci
F(0.236)/F(0.076)>1. Poređenjem izvorne sekvence virusa H5N1 sa sekvencama iz 2006. godine
dobijene su mutacije koje su odgovorne za povedanje odnosa F(0.236)/F(0.076). Pretpostavljene
opasne mutacije koje mogu dovesti do prilagođavanja ka ljudskom receptoru na najskorijim
sekvencama iz 2013. godine su: D54A, F290I, I284R. Primenom istog postupka, opasne mutacije se
mogu na vreme detektovati pri analiziranju sekvenci i mogu biti preduzete mere prevencije.
Ključne reči: pandemijski potencijal, H5N1, hemaglutinin, spektralne karakteristike, mutacije
SUMMARY
The subject of this research is monitoring the evolution of the H5N1 virus, as well as predictions of
its evolutional changes. Pandemic potential of the virus implies the enhancement of its ability to
connect to the receptors on the human cell. The main material for this research is 2552 sequences of
the protein hemagglutinin taken from the viral capsid of H5N1. All sequences were obtained from
public data bases. In this research, the sequences of the HA1 subunit of hemagglutinin were
analzyed using bioinformatics methods. HA1 has spectral characteristics which directly imply the
efficiency of virus transmission. The F(0,076) frequency corresponds to the animal receptor and the
F(0,236) frequency corresponds to the human receptor, so the F(0,236)/F(0,076)>1 intensity ratio
represents the adaptation to the human receptor. Results show us that the climax of the pandemic
potential was in 2006, which is reflected in the proportional number of the F(0.236)/F(0.076)>1
sequences. The comparison of original sequence with the H5N1 sequences from 2006 identified
mutations which were responsible for the enhancement of the F(0.236)/F(0.076)>1 ratio. Presumed
dangerous mutations, which can lead to the adaptation to the human receptors, based on the
sequences from 2013, are: D54A, F290I, I284R. Using the same procedure, sequence analysis can be
used to detect dangerous mutations on time , so the prevention measures could be taken.
Key words: pandemic potential, H5N1, hemagglutinin, spectral characteristics, mutations
10
