Генетическое разнообразие, происхождение и эволюция вируса Эбола

Несмотря на видимый прогресс в изучении патогенеза лихорадки Эбола у людей и животных, попытки моделирования происхождения и эволюции Вирус Эбола остаются затруднительными из-за малого количества выделенных и генетически охарактеризованных изолятов.

Несмотря на видимый прогресс в изучении патогенеза лихорадки Эбола у людей и животных, попытки моделирования происхождения и эволюции Вирус Эбола остаются затруднительными из-за малого количества выделенных и генетически охарактеризованных изолятов. К настоящему времени опубликовано всего пять полноразмерных нуклеотидных последовательностей геномов природных изолятов Вирус Эбола: Вирус Эбола-Заир (Mayinga-1976 и Zaire-1995), Вирус Эбола-Судан (Gulu-2000), Вирус Эбола-Рестон (Pennsylvania- 1989/90 и Philippines-1996). Помимо полноразмерных геномных последовательностей в базе данных GenBank доступны тринадцать нуклеотидных последовательностей гена GP: девяти, выделенных от человека изолятов и четырех, выделенных от обезьян; и одиннадцать нуклеотидных последовательностей генаКР: семи выделенных от человека и четырех, выделенных от обезьян изолятов. Все упомянутые выше последовательности относятся к вспышкам 1976-2005 гг. Другие гены Вирус Эбола (VP35, VP40, VP30, VP24, L) в базе данных GenBank представлены единичными последовательностями. Большой интерес к двум филовирусным генам (GP и NP) обусловлен эффективным использованием белков GP и NP в качестве протективных антигенов при разработке вакцин против Вирус Эбола.

К настоящему времени опубликовано несколько работ, посвященных восстановлению филогенетических связей между представителями вида Вирус Эбола-Заир наоснове имеющихся нуклеотидных последовательностей. На основе эпидемических данных были выдвинуты две гипотезы, объясняющие происхождение патогенных для человека и приматов штаммов Вирус Эбола. Первая гипотеза предполагает, что большая часть патогенных для человека штаммов Вирус Эбола имеет монофилетическое происхождение (то есть имеет одного предка), а периодически возникающие вспышки лихорадки Эбола эпидемиологически связаны друг с другом и возникают на фронте движущейся эпидемической волны, начавшей свое движение в 1976 г. на территории ДРК. Вторая гипотеза основывается на предположении, что патогенные для человека и приматов штаммы Вирус Эбола имеют полифилеггическое происхождение и возникают из непатогенных для человека штаммов, длительно циркулирующих в популяциях природных хозяев, обитающих па той или иной территории, под воздействием экологических, антропогенных или каких-либо других неизвестных факторов.

Авторы другой работы исследовали филогенетические взаимоотношения различных изолятов и видов Вирус Эбола, в том числе и изолятов Вирус Эбола-Запр, выделенных от выживших, умерших и бессимптомно инфицированных больных при вспышке в Габоне в 1996 г. Авторы показали, что генетические расстояния между различными Вирус Эбола-Заир и Вирус Эбола-Судан, рассчитанные на основе нуклеотидной последовательности гена JSJP меньше, чем рассчитанные на основе последовательности гена GP (30 и 70%, соответственно). Из этого следует, что ген NP эволюционно более консервативен, чем ген GP. Средние генетические расстояния, рассчитанные на основе аминокислотных последовательностей гена NP между Вирус Эбола-Заир и Вирус Эбола-Судан составляли около 45%, в то время как те же расстояния, рассчитанные на основе последовательностей гена GP составляли 65-66%. Различия по аминокислотной последовательности гена NP между Вирус Эбола-Заир и Вирус Эбола-Судан значительно превышали различия по нуклеотидной последовательности (45 и 30%, соответственно), в то время как для гена GP наблюдалось обратное (66 и 72%, соответственно).

Особенностью штаммов Вирус Эбола-Заир, выделенных во время трех вспышек в Габоне в 1994-1996 гг. (Gabon-94, Booue-96), является высокая вариабельность нуклеотидной последовательности renaNP (порядка 1,27%). 

Филогенетический анализ на основе нуклеотидной последовательности гена VP24 выявил высокую консервативность данного гена в пределах вида Вирус Эбола-Заир. Одной из задач данного исследования было установление связи между клиническим исходом заболевания и спецификой генетической структуры Вирус Эбола. Результаты исследования не позволили связать бессимптомное течение, а также выживаемость при лихорадке Эбола, ни с одним из исследованных генов (NP, GP, VP40 и VP24).

Авторы гипотезы о «волновом» распространении инфекции Эбола реконструировали филогенетические связи различных щтаммов/изолятов Вирус Эбола-Заир на основе нуклеотидных последовательностей гена GP, включив в исследование изоляты, выделенные при вспышках лихорадки Эбола, зарегистрированных в 2001-2003 гг.. Дендрограмма выявила достоверные филогенетические связи между штаммами и изолятами Вирус Эбола-Заир, и их корреляцию с временной и пространственной шкалами. Авторы предполагают, что исследованные штаммы и изоляты Вирус Эбола-Заир имеют общего предка, близкого по генотип- к штамму Mayinga. Кроме того, данное исследование показало, что скорость молекулярной эволюции гена GP Вирус Эбола-Заир (согласно теории молекулярных часов сопоставима со скоростью эволюции других РНК-содержащих вирусов. Статистический анализ не подтвердил наличия селективного давления на ген GP в процессе образования новых генотипов Вирус Эбола.

Предположение о том, что представитель отряда рукокрылых (летучие мыши) могут выступать в роли одного из природных резервуаров Вирус Эбола обрело молекулярно-генетическое подтверждение в одной из недавно опубликованных работ, В своем исследовании для реконструкции филогенегических связей штаммов и изолятов Вирус Эбола-Заир, выделенных от людей во время вспышек 2001-2002 гг., и летучих мышей в 2002-2003 гг., авторы использовали короткую нуклеотидную последовательность в составе гена L длиной 265 н.о.

Вирус Эбола в 1976 г. на основе нуклеотидных последовательностей генов GP и NP.

Анализ построенных дендрограмм выявил, что изоляты Вирус Эбола, выделенные от приматов в 2001-2005 гг. группируются в единый кластер с изолятами, выделенными от людей при вспышках 2003-2005 гг. в ДРК (группа В). При этом данный кластер генетически отдален от кластера, образуемого штаммами Вирус Эбола-Заир, выделенными при вспышках 1976-1996 гг. (группа А) (среднее значение межгрупповых различий нуклеотидных последовательностей составляет 2%). Также существует третий генетический кластер (группа R), объединивший штаммы и изоляты, выделенные от людей при вспышках 2001-2003 гг. Сравнение топологии деревьев, построенных на основе нуклеотидных последовательностей генов GT и NP, показало, что группа R имеет на них различное положение относительно двух других групп. На дедрограмме, построенной на основе нуклеотидной последовательности гена GP, группа R имеет общее происхождение со штаммами/изолятами группы А. На филогенетическом дереве, построенном на основе последовательности гена NР, данная группа имеет значительно более базальное положение. Авторы предполагают, что все штаммы Вирус Эбола-Заир имеют общего предка, относящегося к периоду 1955-1976 гг., а штаммы/изоляты, относящиеся к группа А, В и R, разделившись, эволюционируют независимо друг от друга, причем штаммы/изоляты, относящиеся к группе R, произошли в результате генетической рекомбинации. Таким образом, данное исследование свидетельствует в пользу того, что две гипотезы происхождения и эволюции Вирус Эбола (монофилетическая и полифилетическая) не противоречат друг другу: первая гипотеза верна для эволюции штаммов и изолятов внутри групп, а вторая — реализуется, при расхождении групп.

 

Приглашаем подписаться на наш канал в Яндекс Дзен


Добавьте «Medical Insider» в любимые источники Яндекс Новости


Оцените статью
( Пока оценок нет )
Поделиться с друзьями