第四届全国肝脏疾病学术研讨会论文汇编"61.
【专题报告l乙型肝炎病毒B基因型与C基因型
preC/C区重组的研究
广州第一军医大学南方医院感染内科骆抗先刘志华何海棠彭士力戴炜梁蔚芳侯金林
乙型肝炎病毒(HBV)可分为A—F6个基因型,基因型间全基因核苷酸序列差异大于8%。最近,Stuyver和Arauz—Ruiz又发现了两个新的基因型,即G和H。HBV基因型有不同的地理分布,其中B型和C型主要分布于亚洲。某些基因型中又包括不同的亚型,例如,A型可分为亚型A和A。,B型中包括Bj和Ba两个亚型,C型又可分出Cq-亚型。一些HBV基因亚型可能来源于重组病毒株。
当某一基因型全基因组序列有一段与另外一个基因型序列的相应部分相同的杂合结构,则认为这一序列可能发生了重组,这种重组在HBV的进化过程中可能会经常发生。Bowyer和Sim对GenBank中的HBV全基因组序列进行了分析,发现了一些杂台结构并且发现HBV基因组核心区在B型和C型之间互相转换。AliFares和Holmes的研究表明基因型A和D之间,B和C之间发生了基因重组。
越来越多的资料提示基因型,亚型和重组可能会影响病毒的生物学特性和感染者的临床结局。例如,C基因型感染者与B基因型相比,HBeAg携带的时间较长,肝脏损伤也较重,此外,重组B基因型可能与临床疾病的严重性有关。HBV在中国有很高的流行率,但是对基因型深入的研究非常少。本文对来源于华人的HBV全基因组序列进行了分析。因为在中国B和C型最为常见我们主要对B型和C型之间的重组进行了研究。为了论述这一问题,我们筛选了B型和c型以及B/C重组体,之后又对基因组全长和局部进行了进化分析,定位了B基因型的杂合区。此外,我们还对HBVC基因区的选择性压力进行了分析,探讨重组发生的机理。
材科和方法
1-样本和序列:为筛选HBVB型和C型的重组和共感染,在全国各地收集了106例慢性HBv携带者的血清。
2.HBVDNA的抽提,扩增及测序用DNA抽提试剂盒AcuGenAmpliSensor(BiotronicsCorp,USA)从
50ml血清中抽提总DNA。分别用S区和C区引物扩增S区和C区DNA片段。S区引物序列如下:Sense5。一GCGGGGTTTTTCTTGTTGA一3’(nt203—221);
antisense5。一GGGACTCAAGATGTTGTACAG一3’(nt788一r69)。
C区引物序列为:
sense5’一CTAGGATCCCAACTTTTTCACCTCTGC一3’(mr1817—1835),
antisense5。一GCTAAGCTTCTAACATTGAGATTcCcG一3l(nt2452—2436)。
PCR扩增3.2kb的全长HBV基因组,引物序列如下:
sense5’~CCGGCGTCGACGAGCTCTTCTTTTTCACCTCTGCCTAATCA一3。(ntl821—1841)I
antisegse5’一CCGGTCGACGAGCTCTTCAAAAAGTTGCATGGTGCTGG~3’(ntl823—1806)。
扩增产物用小量胶回收试剂盒(QiagenGelExtractionKit)回收,然后克隆至pMDl8一T载体上,操作按说明书进行。
3·基因型B、C和B/C重组体的筛选:分别以上述引物用PCR方法扩增S区和C区片段,扩增产物用限制性片段多态性(RFLP)法进行分析:BNNNS区586bp片段用BsrI酶切为126bp和459bp两个片段,C基因型无此酶切位点,c基因型c636bp片段用StuI酶切为524和112bD两个片段,而B基因型无此酶切位点。
4·进化分析:HBV全基因序列用CLUSTALW软件Ⅳ1.7EuropeMolecularBiologyLaboratory))对准
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专题报告
后,用PHYLIP(version3.5c,Felsenstein,1995)软件进行进化分析。先用SEQBOOT程序进行bootstrap分析,复制出1000套对准序列的文件,然后再用DNADIST计算进化距离,用NEIGBOUR根据距离矩阵获得系统树,最后用CONSENSE得到严格一致树。进化树用TreeView软件查看。
我们分别用s基因区(nt.281—770)和c基因区(nt.[742-2452)进行进化分析,以筛选具有重组片段的HBV全基因组。
5.基因重组的证据:用进化分析进行初步的筛选之后。对可能的重组序列进行迸一步的分析。用SimPlot软件中的bootscanning程序分析重组发生的位置。四条序列用来分析进化信息位点(phylogeneticallyinformativesites):一条假定的重组序列,两条B型和C型的参考序列,还有一条F基因型作为组外序列(outgroupsequence)。
6.分析选择压力:用PAML软件包中的CODEML程序,以最大似然法分析作用于重组序列的选择性压力。在这一方法中,用不同的模型计算误义替代(dN)和同义替代(dS)的数目,该方法允许∞值,即dN/dS的比率,在不同的位点可以发生变化。模型M0假定所有的位点的∞值都相同,模型M1将所有的位点分为两类。即保守位点(p0),∞0为0,和中性位点(p1),∞1为l,模型M2加入另外一类位点,其∞值可以大于t;模型M3提供了一个更为敏感的检验阳性选择的方法,可预先将所有位点分为k类(通常为3类);模型M7用离散分布来描述各个位点的∞值,共分lO个类别,所有类别的to值均小于1,模型M8与M7的不同之处在于包括一类∞值大于1的位点。用LRT(1ikelihoodratiotest)法对包含阳性选择位点的模型(M2,M3andM8)和不包含阳性选择位点的模型(MO,M1,MT)进行比较,以判断是否存在阳性选择压力。
7.统计分析:用Fisher精确概率法和x2检验进行统计学分析。
结果
1.基因型和亚型:在用PCR—RFLP法分析的106个病人的HBV序列中,69个为B型,33个为C型,还有4个未分型。基因型和亚型用全基因序列进行进化分析。在所有53条全基因组序列中,23条来自于本研究中RFLP筛选的血清标本,30条来自GenBank(表1)。这53条全基因组序列包括19条B型,33条C型和1条D型(图IA)。总体来看,在总共136个病人中,B型有73(53.7%)个,C型58(42.6%)个,D型只有1个。
Tmbl91.HepatitisB'virusfull-genomesequencesofChineseo—gmAccessionnoGenotypeAreaReference
AFl00308-9B(2strains)AFl828025C(4strainslAF233236C
AF280817D
AF282917B
AF282918C
AF36396l一3cf3strains)AF3843712C(2strains)AF41140812c(5strains)AF458664-5C(2strains)AF461043C
AF473543C
AF479684B
AF533983C
AY040627C
AY0579478Cf2strains)AY066028C
AY217355-68AY217370B(15strains)Shanghai
Shanghai
Fujian
Guangzhou
Guangzhou
Guangzhou
Betjing
Beijing
Shanghai
Shanghai
bootstrappedBeiji&g
B嘶i119
BeijJng
Beijmg
B蜘ing
Tibet
Shanghai
Guangzhou
unpublished
LmX.etal
unpublished
YanL,etai
unpunished
unpublished
unpublished
unpublished
LmX.etal,
unpublished
unpublished
unpub[ished
unpublished
unpublished
unpubItsbed
CuiC.etal
unpublished
presentstudy
JMedVirol,2001,64:299
ChinJMicrobi01Immunol,2002122:269
JVirol,2001175:118”
JgenVirol,2002183;2773
第四届全国肝脏疾病学术研讨会论文汇编.63
值得注意的是,在进化树上所有华人B基因型形成一个与B基因原型(D23677-8fromJapan)分离的分枝,并且与c型非常接近,bootstrap值为100。因此,华人的B基因型是B基因型的一个亚型,与C型相关。
2.B型和C型的重组:起初我们对同一条序列的不同区段进行基因分型,寻B/C基因型的重组序列。用
图1A
F础一genomebootstrappedtreeisconstructedonHBVstrainsofChineseoriginidentifiedinthisstudy(inboldface)andretrievedfromGenBank.(B)Sub~genomesofthemarealsocotlstructed,based
onanalysisof(a)apartoftheSregion(nt281—770)l(b)aportiongenerallycorrespondstothenucleocapsidprotein(nt17422452).Thereferencese口uenoes(in
italics)fromGenBankrepresentativeofvar/ousgenotypesarea/soincluded.Bootstrapvaluesareshown
alongeachmainbranch.
.64.专题报告
RFLP法筛选,如果某一序列的S区属于B型而preC/C区属于C型,就认为这一序列可能是重组序列。本文中73条B型HBV序列都含有c基因型的pre—C/C杂合片段,因此,这些B型序列可能都是重组体。已知基因型B/C重组只发生在C区,因此我们分别用两个不同的区段来进行进化分析:一段是preC/C区(nt.17422452),另一段是S区(nt.281770)。结果表明一部分HBV序列的s区和preC/C区分别属于不同的基因型(图1B),进化分析结果与PCR-RFLP分析一致。我们注意到,重组现象仅限于B基因型与C基因型的pr
e-C/C区重组,而没有发现c基因型与B基因型的pre—C/C区重组。
3.重组位点的确定:我们用SimPlot软件中的bootscamfing程序对IIBV全序列的重组位点进行更加精确的
(a)
囤1BSub—gcnom%ofthemarealsocorlSltmcted,basedonanalysisof(a)apartoftheSregion(nt28l一770);(b)aportiongenerallycorresIxmdstothenucleocapsidprotein(nt17422452).Thereferencesequences(initalics)fromGenBankrepresentativeofvariousgenotypesarealsoincluded.BootstraDvaluesareshownalongeachmainbranch.
第四届全国肝脏疾病学术研讨会论文汇编.65,定位(图2)。
5001.0001.5∞2.0002.5003.000P磊两习|=是嚣lL-___-_-一
圈2NucleotidesimilarityofgenotypeBandCstrainswascomparedwithreferencesequencesusingSimPlotprogramandbootscanningprocedure.Foursequenceswereusedfordetectingthephylogeneticallyinformativesites:Oneputativerecombinantsequence,bothreferencesequencesofBandC,andonesequenceofgenotypeFasaknownoutgroup.Informativesiteswereidentifiedwheretwosequencessharedonenucleotideandtheothertwosharedanother.Themaximumchisquaredmethodwasanalyzedtoidentifybreakpoints.andthePvalueoftwopointswas<0.01.
所有19条B型序列的pre—C/C区被C型相应部分替代。两个重组位点之间的杂合片段的位置很少发生改变,14条序列的杂台片段的5I端位于nt1742,9条序列的杂合片段的3I端位于nt2495,还有5条位于nt2550。大部分杂合片段的长度为754bp或809bp。杂合片段与B型相应部分的同源性为88.6-92.2%,而与C型相应部分的同源性为94.9-98.3%。此外,有3条C型序列AF233236,AF461043和AY057948分别包含来自于B型和D型的杂合片段,但这些杂合片段均不在pre—C/C区范围内(表2)。
4.重组序列的阳性选择压力我们分析了是否有阳性选择压力影响基因型之间的重组。我们选择M0,M1,M2,M3,M7和M8五个模型模拟∞值的分布,根据每个模型的l值(相似值)用统计学方法对上述模型进行两两比较,结果M2,M3,M8三个支持附l生选择压力的模型的1值均高于M0,Ml和M7三个不支持阳性选择压力的模型(表3)。分析结果表明在这一区域存在阳性选择压力。
讨论
虽然HBV在中国有很高的流行率,在庞大的感染人中流行的HBV基因型和亚型却比较单一。在总共136条HBV序列中有106条序列来自于本研究中的病人,另外有36条华人HBV序列来自GenBank,除了一条序列为D型,其他序列都是B型或C型,其中包括在西藏分离的与D型重组的C型。结果说明基因型有显著的地区性分布,而且在历经长时间的感染和广泛的传播之后仍然相对稳定。
最近,Sugauchi提出亚洲的HBVB基因型可以分为两类:一类是原型B基因型只在日本流行,另一类是与C基因型重组的B型普遍存在与亚洲。我们的研究结果与这一报道大致相同。在全国各地收集HBV感染者血清,进行基因型的鉴定,发现B型HBV序列无一例外都是B/C重组体,在进化关系上华人的B型序列与C型接近,在分别以s区和preC/C区序列构建的进化树上,同~重组B型序列的位置并不相同。这些发现提示这
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