Record Details

THE INVARIANT PATTERNS OF THE INTERNAL PROTEINS OF PANDEMIC INFLUENZA VIRUSES

Medical Immunology

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title THE INVARIANT PATTERNS OF THE INTERNAL PROTEINS OF PANDEMIC INFLUENZA VIRUSES
ИНВАРИАНТНЫЕ ПАТТЕРНЫ ВНУТРЕННИХ БЕЛКОВ ПАНДЕМИЧЕСКИХ ВИРУСОВ ГРИППА
 
Creator E. Kharchenko P.; Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of the Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, Russian Federation
Е. Харченко П.; ФГБУ Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия
 
Subject influenza virus A;internal proteins;invariant patterns;pandemic potential;image recognition;pandemic prognosis
вирус гриппа А;внутренние белки;инвариантные паттерны;пандемический потенциал;распознавание образов;прогнозирование пандемий
 
Description The purpose of the study was to find molecular recognition characteristics of pandemic strains of influenza A viruses and to find out whether avian strains are the probable cause of a new influenza pandemic. Computer analysis of the internal proteins (nucleoprotein, matrix protein M1 and M2 proteins polymerase complex PB1, PB2 and PA, non-structural protein NS2; because of the variability of the length the non-structural NS1 protein was excluded from the analysis) of influenza A virus pandemics in 1918 (H1N1), 1957 (H2N2), 1968 (H3N2), 1977 (H1N1) and 2009 (H1N1) strains was used for search of the invariant pattern primary structure. It was revealed that internal proteins of pandemic strains are characterized by the constancy of the number and positions of certain amino acids and the presence of extended invariant fragments. On the basis of these identified patterns of invariances in internal proteins it was possible to accurately identify pandemic strains in the control sample. Pandemic strains, divided by decades in their emergence and different composition of subtypes of hemagglutinin and neuraminidase (H1, H2, H3 and N1, N2), have strong relationship for their internal proteins, forming a special subset. This suggests that emergence of influenza A virus pandemic strains is related to convergence of their internal proteins to the detected pandemic invariants. To identify pandemic invariant patterns is enough to have the training set including strains of four pandemics (1918, 1957, 1968, 1977). Therefore the 2009–2010 pandemic influenza strain could be predicted at the earliest stage according to its genome and proteome sequencing. According to a comparative analysis, the internal proteins of avian strains H5N1 and H7N9, particularly their nucleoproteins, are not close to those of pandemic strains. This suggests that the threat of a new influenza pandemic, provoked by current circulating avian strains, is unlikely. Invariant patterns of pandemic strains 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. 
Цель исследования состояла в поиске подходов распознавания по молекулярным характеристикам пандемических штаммов вирусов гриппа А и в попытке выяснить, представляют ли угрозу птичьи штаммы в качестве вероятной причины новой пандемии гриппа. С помощью компьютерного анализа во внутренних белках (нуклеопротеин, матриксные белки М1 и М2, белки полимеразного комплекса РВ1, РВ2 и РА, неструктурный белок NS2; из-за вариабельности длины неструктурный белок NS1 был исключен из анализа) штаммов вируса гриппа А пандемий 1918 (H1N1), 1957 (H2N2), 1968 (H3N2), 1977 (H1N1) и 2009 (H1N1) гг. осуществляли поиск в их первичных структурах инвариантных паттернов. Выявлено, что внутренние белки обучающей выборки пандемических штаммов характеризуются постоянством числа и позиций определенных аминокислот и наличием блоков протяженных инвариантных последовательностей. На основе этих выявленных паттернов инвариантности внутренних белков возможно было безошибочно идентифицировать пандемические штаммы в контрольной выборке. Пандемические штаммы, разделенные по их возникновению десятками лет и отличающиеся составом подтипов гемагглютинина и нейраминидазы (Н1, Н2, Н3 и N1, N2), имеют сильное сходство по внутренним белкам, образуя особое подмножество, от которого в разной степени «отдалены» непандемические штаммы. Это позволяет предположить, что в природе возникновение пандемических штаммов вируса гриппа А связано с конвергенцией их внутренних белков к обнаруженным нами инвариантам пандемичности. Поскольку для выявления инвариантов пандемичности достаточно было обучающей выборки, состоящей из штаммов пандемий 1918 (H1N1), 1957 (H2N2), 1968 (H3N2), 1977 (H1N1) гг., то пандемию гриппа 2009–2010 гг. можно было бы предсказать на самой ранней ее стадии по данным секвенирования генома и протеома циркулировавших штаммов. По данным сравнительного анализа, внутренние белки птичьих штаммов Н5N1 и Н7N9 не близки к таковым пандемических штаммов, а для их нуклеопротеина свойственны особенности аминокислотного состава. Это дает основание полагать, что угроза возникновения новой пандемии гриппа, спровоцированной ныне циркулирующими птичьими штаммами, маловероятна. Инвариантные паттерны пандемических штаммов потенциально могут быть использованы для отслеживания предпандемических штаммов среди циркулирующих вирусов гриппа А и выявления траектории формирования возможной пандемической опасности. 
 
Publisher Publishing house of Saint Petersburg Pasteur Institute
 
Contributor —
—
 
Date 2016-02-15
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
—
—
 
Format application/pdf
 
Identifier http://iimmun.ru/iimm/article/view/349
10.15789/2220-7619-2015-4-323-330
 
Source Russian Journal of Infection and Immunity; Том 5, № 4 (2015); 323-330
Инфекция и иммунитет; Том 5, № 4 (2015); 323-330
2313-7398
2220-7619
10.15789/2220-7619-2015-4
 
Language rus
 
Relation http://iimmun.ru/iimm/article/view/349/259
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).