Аннотация:
Цель исследования состояла в сравнительном анализе молекулярных характеристик генов и белков пандемических штаммов вируса гриппа А для выявления особенностей вируса пандемии испанского гриппа 1918 г. Выявлено, что, в отличие от других пандемических штаммов 1957, 1968, 1977 и 2009 гг., гены вируса испанского гриппа содержат оптимальное количество протяженных комплементарных последовательностей, которые позволяют обеспечить сборку наборов его 8 генов по модели специфического их связывания по единственно возможной схеме и вызывать инфекционный процесс минимальным числом вирионов. Другие пандемические штаммы содержали в своих генах либо избыточное, либо недостаточное количество комплементарных последовательностей, что предполагает сборку набора генов в вирионе по разным моделям, в том числе и по стохастической модели, реализация которой может приводить к образованию потомства в виде роя зависимых от комплементации полуинфекционных вирионов и, соответственно, к уменьшенной их инфекционности. Анализ гена НА вируса испанского гриппа показал исключение из его трансляционного кода квартета триплетов аргинина (CGG, CGA, CGC и CGU), которое строго соблюдается у всех штаммов подтипа HlNl на протяжении минувшего столетия. Кодирование аргинина в гене НА осуществляется за счет двух других его кодонов: АGG и АGA. Наконец, третья особенность вируса испанского гриппа заключается в принадлежности его NP гена, в отличие от других пандемических штаммов, к птичьему варианту, характеризующемуся более высоким содержанием аргинина и уменьшением числа лизина и адаптированному к повышенной температуре организма птиц. Преобладание аргинина сообщает молекуле NP более высокий положительный заряд за счет его гуанидиновой группировки, обусловливающий более сильное электростатическое взаимодействие с молекулами РНК, и, соответственно, более высокую термостабильность РНП, чем у РНП вирусов гриппа человека. Потенциальным следствием присутствия в вирусе испанского гриппа NP птичьего варианта могла бы быть его высокая патогенность, поскольку лихорадка в организме хозяина создает температурный оптимум для его репликации. Полученные данные по особенностям генома вируса испанского гриппа и другим пандемическим штаммам в сочетании с информацией об особенностях их белков могут быть использованы для прогнозирования предпандемических штаммов и выявления траектории возможной пандемической опасности.
<p>The purpose of the study was to compare molecular characteristics of genes and proteins of pandemic influenza strains and find features of the 1918 Spanish influenza virus. Computer analysis has shown that the genes of the Spanish influenza virus in contrast to other pandemic strains contain optimal quantity of long complementary sequences that allow to obtain a supramolecular assembly of 8 virus RNA in according to a model ensuring selective packing of one copy of each virus RNA by the only possible scheme and high transmission to induce infection by single virions. Other pandemic strains contain redundant or insufficient quantity of complementary sequences that allow an assembly of its genome by means of some models including a stochastic one and occurrence of virions with incomplete genome, that is influenza virusts can exist primarily as a swarm of complementation-dependent semi-infectious virions. Analysis of an HA gene of the Spanish influenza virus found out exclusion from its translation code four triplets (CGG, CGA, CGC и CGU) coding arginine. This exclusion is observed in all the HlNl strains isolated during 100 years. Coding arginine in an HA gene of HlNl strains is provided by only triplets AGG and AGA. A NP gene of the Spanish influenza virus in contrast to other pandemics strains is avian-like and its NP protein is characterized by elevated quantity of arginine and decreased quantity of lysine that is considered as viral adaptation to avian body temperature. Prevalence of arginine provides more high positive charge for the Spanish influenza NP protein and its more powerful interaction with RNA and consequently more high thermal stability of the its RNP in comparison with the RNP of other pandemic strains. Potential consequence of existence of the avian-like NP in the Spanish influenza virus could be its high pathogenicity as infection fever creates optimal temperature for virus replication. These new data obtained by computer analysis of genomes in the Spanish influenza virus and other pandemic strains (altogether information about its proteins) can potentially be used to track pre-pandemic strains among circulating influenza A viruses and detect the formation of a possible trajectory of pandemic alert.</p> Харченко E.П. Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН
Kharchenko E.P.
THE SPANISH INFLUENZA VIRUS: TREATS TO THE PORTRAIT AFTER 100 YEARS eng
ВИРУС ИСПАНСКОГО ГРИППА: ШТРИХИ К ПОРТРЕТУ СПУСТЯ 100 ЛЕТ
Текст визуальный электронный
Инфекция и иммунитет
SPb RAACI
Т. 8, № 3 С. 325-334
2018
компьютерный анализ
computer analysis
испанский грипп
Spanish influenza virus
пандемические штаммы
pandemic influenza strains
сборка генома
genome packing
трансляционный код
translation code
H1 гемагглютинин
H1 hemagglutinin
нуклеопротеин
nucleoprotein
Статья
Цель исследования состояла в сравнительном анализе молекулярных характеристик генов и белков пандемических штаммов вируса гриппа А для выявления особенностей вируса пандемии испанского гриппа 1918 г. Выявлено, что, в отличие от других пандемических штаммов 1957, 1968, 1977 и 2009 гг., гены вируса испанского гриппа содержат оптимальное количество протяженных комплементарных последовательностей, которые позволяют обеспечить сборку наборов его 8 генов по модели специфического их связывания по единственно возможной схеме и вызывать инфекционный процесс минимальным числом вирионов. Другие пандемические штаммы содержали в своих генах либо избыточное, либо недостаточное количество комплементарных последовательностей, что предполагает сборку набора генов в вирионе по разным моделям, в том числе и по стохастической модели, реализация которой может приводить к образованию потомства в виде роя зависимых от комплементации полуинфекционных вирионов и, соответственно, к уменьшенной их инфекционности. Анализ гена НА вируса испанского гриппа показал исключение из его трансляционного кода квартета триплетов аргинина (CGG, CGA, CGC и CGU), которое строго соблюдается у всех штаммов подтипа HlNl на протяжении минувшего столетия. Кодирование аргинина в гене НА осуществляется за счет двух других его кодонов: АGG и АGA. Наконец, третья особенность вируса испанского гриппа заключается в принадлежности его NP гена, в отличие от других пандемических штаммов, к птичьему варианту, характеризующемуся более высоким содержанием аргинина и уменьшением числа лизина и адаптированному к повышенной температуре организма птиц. Преобладание аргинина сообщает молекуле NP более высокий положительный заряд за счет его гуанидиновой группировки, обусловливающий более сильное электростатическое взаимодействие с молекулами РНК, и, соответственно, более высокую термостабильность РНП, чем у РНП вирусов гриппа человека. Потенциальным следствием присутствия в вирусе испанского гриппа NP птичьего варианта могла бы быть его высокая патогенность, поскольку лихорадка в организме хозяина создает температурный оптимум для его репликации. Полученные данные по особенностям генома вируса испанского гриппа и другим пандемическим штаммам в сочетании с информацией об особенностях их белков могут быть использованы для прогнозирования предпандемических штаммов и выявления траектории возможной пандемической опасности.
<p>The purpose of the study was to compare molecular characteristics of genes and proteins of pandemic influenza strains and find features of the 1918 Spanish influenza virus. Computer analysis has shown that the genes of the Spanish influenza virus in contrast to other pandemic strains contain optimal quantity of long complementary sequences that allow to obtain a supramolecular assembly of 8 virus RNA in according to a model ensuring selective packing of one copy of each virus RNA by the only possible scheme and high transmission to induce infection by single virions. Other pandemic strains contain redundant or insufficient quantity of complementary sequences that allow an assembly of its genome by means of some models including a stochastic one and occurrence of virions with incomplete genome, that is influenza virusts can exist primarily as a swarm of complementation-dependent semi-infectious virions. Analysis of an HA gene of the Spanish influenza virus found out exclusion from its translation code four triplets (CGG, CGA, CGC и CGU) coding arginine. This exclusion is observed in all the HlNl strains isolated during 100 years. Coding arginine in an HA gene of HlNl strains is provided by only triplets AGG and AGA. A NP gene of the Spanish influenza virus in contrast to other pandemics strains is avian-like and its NP protein is characterized by elevated quantity of arginine and decreased quantity of lysine that is considered as viral adaptation to avian body temperature. Prevalence of arginine provides more high positive charge for the Spanish influenza NP protein and its more powerful interaction with RNA and consequently more high thermal stability of the its RNP in comparison with the RNP of other pandemic strains. Potential consequence of existence of the avian-like NP in the Spanish influenza virus could be its high pathogenicity as infection fever creates optimal temperature for virus replication. These new data obtained by computer analysis of genomes in the Spanish influenza virus and other pandemic strains (altogether information about its proteins) can potentially be used to track pre-pandemic strains among circulating influenza A viruses and detect the formation of a possible trajectory of pandemic alert.</p>