【摘要】： 目的 SARS-CoV是冠狀病毒的一個新的變體。目前，我們對這種新型的冠狀病毒的一些結(jié)構(gòu)、功能等特性還不完全清楚。本研究的目的在于應(yīng)用生物信息學(xué)方法分析不同地區(qū)來源的SARS-CoV全基因組序列的變異特征及堿基易變性，通過進化樹結(jié)合序列間共有變異分布，分析SARS-CoV的地區(qū)進化與疾病流行特點。 分析S蛋白、N蛋白、M蛋白、E蛋白等四個主要結(jié)構(gòu)蛋白的分子生物學(xué)特征和突變狀況，以及基因突變對不同地區(qū)來源的SARS-CoV病毒株各結(jié)構(gòu)蛋白的結(jié)構(gòu)與功能的影響，為以后的疫苗開發(fā)等提供依據(jù)。 材料與方法 對從GenBank核酸數(shù)據(jù)庫檢索獲得的59條不同地區(qū)來源的SARS-CoV病毒株全基因組序列利用CLUSTALX 1.83軟件進行列隊比較，找出各序列的變異位點及其在基因組序列上的分布，分析SARS-CoV基因組的易變區(qū)和保守區(qū)以及對應(yīng)的基因和編碼蛋白質(zhì)，并繪制出進化樹，對該病毒的地區(qū)與時間進化進行分析。 分別對41條推測S蛋白、44條N蛋白、39條M蛋白和36個E蛋白的核酸和氨基酸序列利用CLUSTAL X 1.83軟件進行列隊比較；利用DNA-Tools 6.0版工具軟件和ProtParam等生物信息學(xué)分析工具分別計算SARS-CoV四個主要結(jié)構(gòu)蛋白的各項物理特征和一般生物學(xué)特征，包括分子重量、等電點、氨基酸成分構(gòu)成特點、分子式、原子數(shù)量、半衰期、不穩(wěn)定指數(shù)、脂肪指數(shù)等。利用TMHMM Server v．2.0、signalP2.0等服務(wù)器軟件分析預(yù) 測這些結(jié)構(gòu)蛋白的跨膜區(qū)、卷曲螺旋、信號膚等功能區(qū)特征。利用ThePre- dieterotein server、Predieting如tigeni。幾ptides、SMAR”.4等軟件系統(tǒng)分析 預(yù)測各個不同地區(qū)來源的SARS一CoV結(jié)構(gòu)蛋白序列上的motifs、domains及 抗原決定簇等結(jié)構(gòu)功能域，分析比較基因突變對不同地區(qū)來源的結(jié)構(gòu)蛋白 的功能結(jié)構(gòu)域及抗原決定簇的影響。 結(jié)果 59個SARS一CoV全基因組序列中，共發(fā)現(xiàn)477個變異位點，其中包括 28個位點的缺失、71個位點的插人和378個位點的堿基替代，變異率為0. 474愉。在378個位點上發(fā)生380種堿基替代，A、T、C、G的變異次數(shù)依次 為1巧、1 13、87和65次。59個序列在進化樹分析上可劃分成三個群。 在四個主要結(jié)構(gòu)蛋白中，S蛋白的分子重量為139109.ID;等電點為5. 65;疏水性41.8%，親水性40.0%;在41個不同地區(qū)來源的病毒株推測S 蛋白的氨基酸序列中，有10個病毒株在20個位點發(fā)生30次突變，突變率 為0.583知。有31個毒株的S蛋白未發(fā)生突變。在蛋白質(zhì)的氨基酸成分構(gòu) 成中，亮氨酸和蘇氨酸占的比例最高，色氨酸占的比例最低。在該蛋白序列 靠近C端存在一個長度為20個氨基酸的半朧氨酸富集區(qū);所有毒株推測S 蛋白預(yù)測均發(fā)現(xiàn)三個低復(fù)雜度區(qū)域，一個卷曲螺旋和一個跨膜螺旋。在蛋 白序列的N端的第1一14位殘基區(qū)間存在一個可能的信號膚。并且S蛋白 存在一個球狀domaln和一個蛋白質(zhì)家族domain，并發(fā)現(xiàn)三個Hel議結(jié)構(gòu)。 在S蛋白氨基酸序列上預(yù)測獲得73個Motha。絕大多數(shù)病毒株預(yù)測獲得 61個抗原決定簇。只有sinol一11、GD01和ShanhgaiLY三個病毒株預(yù)測 獲得的抗原決定簇數(shù)量有所變化。 N蛋白的分子重量為46025 .OD，等電點為10 .93。該蛋白的疏水性為 32.7%，親水性為43.4%。在N蛋白的氨基酸構(gòu)成中，甘氨酸占的比例最 高，達到10.7%;而半朧氨酸含量為零。在44個病毒株N蛋白的422個氨 基酸序列中，有7個病毒株在7個位點上發(fā)生9個突變，突變率為0.485知。 預(yù)測44個病毒分離株N蛋白序列均不含有跨膜螺旋序列，全部序列均位 于細胞膜外。也沒有卷曲螺旋與信號膚，但預(yù)測獲得4個低復(fù)雜度區(qū)域和 一個蛋白質(zhì)家族domain�？苽�毒株的N蛋白氨基酸序列中，有40條序列 預(yù)測有29個motif，有四個毒株預(yù)測獲得28個Motif;所有病毒分離株的N 蛋白序列皆獲得相同的16個抗原決定簇。在其氨基酸序列中存在一個絲 氨酸富集區(qū)，可能是磷酸化的主要區(qū)域。并且在序列上含有一個可能的核 轉(zhuǎn)移信號序列。 M蛋白的分子重量為25 060.5D，等電點10.43。該蛋白的疏水性為 51.6%，親水性31.7%。在M蛋白的氨基酸構(gòu)成中，亮氨酸占的比例最高， 達到14.0%;而半朧氨酸占的比例最低，僅為1.4%。在39個病毒株M蛋 白的221個氨基酸序列中，有18個病毒株在6個位點上發(fā)生了23次突變， 突變率為2.669知。在M蛋白氨基酸序列上預(yù)測獲得3個跨膜螺旋序列， 一個可能的信號膚序列以及一個蛋白質(zhì)家族domain。全部39個病毒株M 蛋白預(yù)測獲得的Mot遷和抗原決定簇數(shù)目相同，分另叻為12個motif和7個抗 原決定簇。 E蛋白的分子重量為8361 .OD，等電點為6.28。該蛋白的疏水性55、 3%，親水性34.2%。在E蛋白的氨基酸構(gòu)成中，亮氨酸和繳氨酸占的比例 最高;而谷氨酞胺、組氨酸和色氨酸在E蛋白中含量為零。在36個毒株E 蛋白的76個氨基酸序列中，有3個病毒株在4個位點上發(fā)生了突變，突變 率為1 .462%o。所有E蛋白序列均預(yù)測獲得一個跨膜螺旋序列和一個可能 的信號膚序列。36個病毒株E蛋白中，有35條序列預(yù)測獲得兩個N一糖 基化位點，sinol一11較其他毒株多一個motif。在E蛋白序列上只存在一 個抗原決定簇，其中有兩個毒株抗原
【圖文】：

腳自咖.倒.血助已少以山-爭P幽幽e。側(cè)畫哪血卿目。-爭圖1一SARS一CoV基因組序列編碼蛋白基因位置分布Fig.l一3T七eDiatrib呱onoftheco面呀proteingenesontheSARS.CoVGenomeS創(chuàng)不姆nce在全基因組序列中，堿基變異多集中于序列的后半段，即發(fā)生在3’端的26K以后片段。而后半段序列編碼包括S蛋白、E蛋白、M蛋白和N蛋白等重要的結(jié)構(gòu)蛋白。變異尤其集中在27K一28K區(qū)間，而27K序列主要編碼SARS一CoV的兩個結(jié)構(gòu)蛋白，即E蛋白(26158一26388)和M蛋白(26439一27104)。在編碼S蛋白的序列區(qū)間(21531一25299)發(fā)生的變異位點數(shù)t不高，，但在59條序列中變異重復(fù)總數(shù)量也較高。詳見Fig.1一4。

圖14SARS一CoV全基因組序列上的變異分布Fig.l一ThevariationdistributionontheSARS一oVco帥letegenomeSequenCes3.sARS一CoV基因組堿基易變異性統(tǒng)計通過利用ClustalX軟件對59個不同地區(qū)來源的SARS一coV全基因組序列進行序列對齊比較，發(fā)現(xiàn)全部59個SARS一coV毒株全基因組序列中有378個位點發(fā)生了380種堿基替代，59個毒株合計發(fā)生堿基替代653次。其中在2個位點上發(fā)生了不同毒株在同一位點發(fā)生了不同種變異。詳見表1一40表中可見，在發(fā)生的380種堿基替代中，腺嚷吟(A)、胸腺喃咤(T)、胞啼吮(C)和鳥嚷吟(G)分別發(fā)生了1巧、113、87和65次變異。提示在SARS一cov基因組序列中，腺嗦嶺和胸腺喃吮相對于胞嗜和鳥嗦吟來說，更易
【學(xué)位授予單位】：中國醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：R346

【引證文獻】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 高芳鑾;水稻瘤矮病毒P8、Pns10基因的原核表達及生物信息學(xué)分析[D];福建農(nóng)林大學(xué);2006年

2 張明富;禽傳染性支氣管炎病毒S1基因與豬IgGFc基因的克隆及在Hela細胞中的融合表達[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

3 高雅;IBV S1蛋白結(jié)合組織細胞膜蛋白和干擾CEK細胞感染作用[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

本文編號：2592094