人肠道病毒71型分子进化特征及共进化网络研究

摘要

目的：
　　对人肠道病毒71型（Enterovirus71,EV71)基因组的分子进化特征进行系统性的研究，构建和分析 EV71的分子共进化网络，掌握 EV71的进化和传播规律，为EV71的监测和手足口病的防控提供支持。
　　方法：
　　首先，通过文献检索 EV71分子进化和分子流行病学相关研究报道，整理和绘制EV71基因型的全球时空分布图，掌握各基因型分布和传播规律。其次，通过NCBI的核苷酸数据库检索并下载 EV71基因序列，构建本地基因组序列数据库。在此基础上，利用 MEGA软件实现的邻接法构建 EV71各基因型的分子进化树；利用 BEAST软件实现的贝叶斯-马尔可夫链蒙特卡罗算法分析其进化特征（进化速率、进化分歧时间和群体遗传多样性等）；进一步构建和分析各基因型的分子共进化网络。
　　结果：
　　我们绘制了 EV71基因型的全球时空分布图，归纳了各个基因型的全球分布情况，从中可以粗略的概括各基因型的传播路线。截至2015年12月31日，我们共从 NCBI下载获得9183条 EV71基因序列，从中筛选到病毒株时空信息明确的基因组全长序列676条，分布于全球22个国家和地区，跨越49年（1966~2014）。利用这676条全基因组序列，我们构建了 EV71的分子进化树，推断了病毒株所属的基因型，估计了 B基因型和 C基因型的最近共同祖先出现的时间、进化速率（B：4.5×10-3替换数/位点/年；C:3.0×10-3替换数/位点/每年）和群体遗传多样性。我们计算了 EV71各基因型分子共进化网络的连接度，分析其变化趋势，发现 EV71各基因型的连接度变化规律与遗传多样性的变化及全球时空分布基本吻合。通过对其网络模块的分析，发现了191个优势模块，其中保守模块64个，短暂模块74个，过渡模块28个（过渡模块是53个优势模块的组合）。进一步，短暂模块269＃可以把所有基因型分成两类：A基因型/B基因型/C4基因型与其他 C基因型。与前者相比，后者 EV71的3C基因的第169个碱基位点和第529个碱基位点同时发生了突变（共变异），导致3C蛋白质第57个氨基酸由亮氨酸(L)变为缬氨酸(V)，第177个氨基酸也由丝氨酸(S)变成甘氨酸（G)。
　　结论：
　　通过对 EV71各基因型的全球时空分布规律的总结、分子进化特征和分子共进化网络特征的分析，我们初步了解了 EV71的进化和传播规律。进一步对共进化网络中重要共变异氨基酸的潜在生物信息学功能和分子功能以及进化特征（如自然选择性）的研究，将为 EV71的监测和手足口病的防控提供有力支持。

目录

声明

引言

1背景

1.1手足口病简介

1.2 EV71简介

1.3 EV71基因型分类

1.4病毒基因组的分子共进化网络

2材料与方法

2.1 EV71基因型的全球时空分布图绘制

2.2基因组序列来源

2.3基因组序列的筛选与预处理

2.4基因组序列比对

2.5基因组分子进化树构建和基因型确定

2.6 EV71分子进化特征的分析

2.7 EV71分子共进化网络的构建与分析

2.8分子共进化网络模块及其特征化

3结果

3.1 EV71基因型的全球时空分布

3.2基因组序列统计和分布

3.3基因组序列比对结果

3.4 EV71基因组的分子进化树

3.5 EV71基因组的分子进化特征

3.6 EV71分子共进化网络

4讨论

参考文献

附录A 综述:人肠道病毒71型与手足口病的分子流行病学及其分子进化

附录B 程序核心代码

在学研究成果

致谢