Page 30 - tmp

Određivanje pandemijskog potencijala virusa H5N1 bioinformatičkim metodama

Marko Tumbas
Centar za talente Beograd II, Beograd, tumbasm@gmail.com

1. Uvod evoluciju HA1 i njegovog afiniteta ka ljudskom receptoru
(Slika 2).
Virus H5N1 je prvi put izolovan 1996. godine u Hong
Kongu, prilikom epidemije među živinom. Od tada je došlo
do njegovog geografskog širenja, kao i prilagođavanja ka
većoj efikasnosti prenošenja na ljude. Najznačajniji protein
H5N1 virusa je hemaglutinin. Jedna od njegove dve
subjedinice, HA1, ima ulogu pri vezivanju za ćelijske
receptore. HA1 ima spektralne karakteristikese koje se Slika 2 – Spektri HA1 proteina
ogledaju u efikasnosti prenošenja [1]. Frekvencija F(0.076) A – 1996 Guandong goose, B- 2006 Nigeria chicken
odgovara životinjskom, a F(0.236) ljudskom receptoru.
Analize proteina virusa gripa H5N1 pokazale su da može C – 2006 Germany duck, D – 2006 Nigeria chicken
doći do mutacija na HA1 delu proteina, koje bi uticale na
njegov pandemijski potencijal. Cilj ovog rada je praćenje
evolucije virusa ptičijeg gripa i izvođenje predikcija koje
mutacije bi dovele do povećanja efikasnosti prenošenja
među ljudima. Slika 3 – Deo poravnatih sekvenci 241-260
Višestruko poravnanje sekvenci nam prikazuje mutacije
koje imaju različite efekte na protein (Slika 3). Predikcije
2. Materijal i metode koje bi dovele do ekstremnog povećanja 0.236/0.076
odnosa su vršena na poslednjoj dostupnoj sekvenci. Spektri
U istraživanju su korišćene sekvence proteina potencijalno najproblematičnijih mutacija su prikazani na
hemaglutinina izolovaih od 1996. Sekvence su preuzete sa Slici 4.
sajta Influenza Virus Resource [2]. Iz sekvenci je izdvojena
HA1 subjedinica. Program ISMtree [3] je korišćen kako bi
se odredilo evolutivno stablo. Srodnost sekvenci je
zasnovana na odnosu između frekvencija 0.236 i 0.076.
Posebna paznja je data sekvencama HA1 sa vrednošću
F(0.236)/F(0.076)>1. Za njihovu statističku analizu je
2
korišćen χ test. Spektri sekvenci su konstruisani pomocu Slika 4 – Predikcije efekata mutacija
metode informacionih spektara(ISM), a zatim su
karakteristični primeri podvrgnuti višestrukom poravnanju A – D54A, B – F290I, C – I284R
sekvenci [4]. Praćenje i predviđanje mutacija koje bi dovele
do povećanja odnosa 0.236/0.076 je vršeno AK skenerom.
4. Zaključak

3. Rezultati i diskusija Rezultati nam ukazuju da najveći pandemijski potencijal do
sada poseduju sekvence iz Egipta, Nigerije i Nemačke.
Sužavanje izbora sekvenci i lociranja žarista zaraze je Najveći broj sekvenci sa vrednošću F(0.236)/F(0.076)>1 je
izvršeno analizom evolucionog stabla svih sekvenci. Na bio 2006 godine čto odgovara vrhuncu zaraze. Mutacije na
stablu se izdvajaju tri grupe sekvenci se odnosom pozicijama 54, 284 i 290 HA1 proteina mogu da dovedu do
F(0.236)/F(0.076)>1. One su poreklom iz Nemačke, Egipta povećanja pandemijskog potencijala i izazovu novu zarazu.
i Nigerije (Slika 1).
5. Literatura

[1] V. Veljkovic, N. Veljkovic, C.P. Muller, S. Muller, S.
Glisic, V. Perovic, H. Kohler. BMC Struct Biol. 9, (2009),
62.
Slika 1 – Sekvence sa odnosom amplitude [2] Y. Bao, P. Bolotov, D. Dernovoy, B. Kiryutin, L.
F(0.236)/F(0.076) > 1
Zaslavsky, T. Tatusova, J. Ostell, D. Lipman. J Virol. 82,
(2008), 596-601.
Dobijeni podaci nam ukazuju na značajnu promenu u broju
sekvenci sa odnosom F(0.236)/F(0.076)>1 tokom godina. [3] V.R. Perovic, C.P. Muller, H.L. Niman, N. Veljkovic,
Rezultati se slažu sa podatcima Svetske zdravstvene U. Dietrich, D.D. Tosic, S. Glisic, V. Veljkovic. PLoS One.
organizacije o broju zabeleženih slučajeva. Analiziranim 8, (2013), e61572.
sekvencama pripada izvorna sekvenca iz 1996. kao i [4] F. Sievers, A. Wilm, D. Dineen, T.J. Gibson, K.
karakteristične sekvence iz 2006. godine koje prikazuju Karplus, W. Li, R. Lopez, H. McWilliam, M. Remmert ET
AL. Mol Syst Biol. 7 (2011), 539.