寨卡病毒与刚果出血热病毒基因组密码子使用偏好性的适应性分析

摘要

Zika 病毒(ZIKV)基因组主要包含一条单股正链 RNA, 主要通过一种媒介——蚊子(Aedes aegypti)传播给人。感染者会表现出一系列的临床症状，从无明显症状到流感样综合征。尽管有关病毒基因组的研究飞速发展，但是 Zika 病毒与不同宿主之间的互作关系、不同宿主对 Zika 病毒基因组进化施加产生的影响机制尚不清楚，不利于该疾病的防控治理。本研究针对 11 株来自不同地域的 Zika 病毒进行基于病毒密码子使用模式的进化研究。核酸组成与RSCU分析显示，Zika病毒基因组存在密码子使用偏好性的现象，并且更倾向于使用以 A-U 结尾的密码子,其有效密码子数在几乎所有株系中都很相似。在进化历程中，寨卡病毒基因组的密码子使用偏好很大程度上受其寄主基因组偏好性的影响。结合多种统计方法证明突变偏好性是导致病毒密码子使用偏好性的主要因素。但自然选择和地理因素也不容忽视。病毒在载体(Aedes aegypti)中的翻译效率要高于人，因此更倾向于侵染作为载体的蚊子。这些结果将有利于理解病毒的进化历程以及在宿主中的适应性。 刚果出血热病毒 (CCHFV) 是单股负链的 RNA 病毒，其基因组含有三个不同的基因片段，隶属布尼亚病毒科(Bunyaviridae)内罗病毒属(Nairovirus)。CCHFV 利用蜱虫(Hyalomma)作为载体传播给人和其他动物，被感染的人或动物会表现出一系列症状，包括最初的无症状到后来的Zika样综合征。本研究对179个病毒毒株进行全面分析，分别计算了与病毒基因组密码子使用偏好性相关的指标，其中包括相对同义密码子使用度(RSCU)、有效密码子使用数(ENC)、以及密码子使用性指标(CAI)等。结果显示， CCHFV的密码子使用偏好性程度较低，同时证明翻译选择是影响病毒密码子使用偏好性的主要因素。对应性分析(CA)结果表明还有其他因素，比如核苷酸含量、蛋白亲疏水性以及芳香性等也是影响 CCHFV 密码子使用偏好性的总要因素。另外， CCHFV和不同宿主的 RSCU 值进行对比发现，病毒朝着宿主基因组密码子使用偏好性的方向进化。与载体(Hyalomma)相比，不同宿主(Homo sapiens, Bos taurus, Ovis aries)对CCHFV RSCU 模式进化过程中产生的自然选择作用更大一些。综上所述，自然选择和突变压力都是 CCHFV 密码子使用偏好性的重要影响因素。本研究结果有助于深入理解 CCHFV 进化及其在宿主中的适应性。