Биохимические особенности геноварианта 1а2 парвовируса B19, доминирующего во время подъемов заболеваемости в Беларуси


https://doi.org/10.29235/1814-6023-2020-17-2-211-220

Полный текст:


Аннотация

Среди штаммов парвовируса человека В19 (В19Р) субгенотипа 1а известно два геноварианта – 1а1, 1а2, из которых преимущественное распространение в период подъема заболеваемости в Беларуси получил 1а2. Целью данного исследования являлся сравнительный анализ аминокислотной изменчивости и направления мутационного давления в разных участках генома штаммов В19Р, относящихся к геновариантам 1а1 и 1а2.

Результаты изучения консенсусных аминокислотных последовательностей геновариантов В19Р и моделей трехмерного строения фрагментов белков показали, что в области главного неструктурного белка NS1 у геноварианта 1а2 имеются две уникальные аминокислотные замены – I181M и E114G, одна из которых (E114G) находится в непосредственной близости к ДНК-связывающему домену, ответственному за прикрепление к участку начала репликации (OBD), и может влиять на скорость репликации и транскрипции вируса. В структурном полипептиде VP геноварианта 1а2 найдено три уникальные аминокислотные замены: V30L, S98N, N533S. Две из них располагаются в наиболее иммуногенном фрагменте VP1u, что позволяет геноварианту 1а2 уходить от иммунного ответа. Изучение направления мутационного давления выявило снижение частоты возникновения трансверсий G на T во второй рамке считывания у геноварианта 1а2, что отражает более высокую скорость транскрипции вследствие аминокислотной замены в белке OBD.

Выявленные различия в структуре антигенных сайтов и системе репликации и транскрипции между различными геновариантами В19Р субгенотипа 1а могут обеспечить повышенный «фитнес» геноварианта 1а2 и его преимущественное распространение в период подъема заболеваемости.


Об авторах

М. А. Ермолович
Республиканский научно-практический центр эпидемиологии и микробиологии
Беларусь

Ермолович Марина Анатольевна – канд. мед. наук, вед. науч. сотрудник

ул. Филимонова, 23, 220114, г. Минск



В. В. Хрусталев
Белорусский государственный медицинский университет
Беларусь

Хрусталев Владислав Викторович – канд. биол. наук, доцент, заведующий кафедрой

пр. Дзержинского, 83, 220116, г. Минск



Т. А. Хрусталева
Институт физиологии НАН Беларуси
Беларусь

Хрусталева Татьяна Александровна – канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник

ул. Академическая, 28, 220072, г. Минск



В. В. Побойнев
Белорусский государственный медицинский университет
Беларусь

Побойнев Виктор Витольдович – магистр мед. наук, аспирант

пр. Дзержинского, 83, 220116, г. Минск



Е. О. Самойлович
Республиканский научно-практический центр эпидемиологии и микробиологии
Беларусь

Самойлович Елена Олеговна – д-р мед. наук, профессор, заведующий лабораторией

ул. Филимонова, 23, 220114, г. Минск



Список литературы

1. Rationalization and extension of the taxonomy of the family Parvoviridae / S. F. Cotmore [et al.] // ICTV Official Taxonomy: Updates since the 8th Report, code 2013.001a-aaaV / International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV). – Washington, 2013. – 65 р.

2. Heegaard, E. D. Human parvovirus B19 / E. D. Heegaard, K. E. Brown // Clin. Microbiol. Rev. – 2002. - Vol. 15, N 3. – P. 485–505. https://doi.org/10.1128/cmr.15.3.485-505.2002

3. Role of capsid proteins in parvoviruses infection / M. Tu [et al.] // Virol. J. – 2015. – Vol. 12, N 1. – Art. 114. https://doi. org/10.1186/s12985-015-0344-y

4. ICTV Virus Taxonomy Profile: Parvoviridae. ICTV Report Consortium / S. F. Cotmore [et al.] // J. Gen. Virol. – 2019. – Vol. 100, N 3. – P. 367–368. https://doi.org/10.1099/jgv.0.001212

5. The effects of the 11 kDa protein and the putative X protein on the p6 promoter activity of parvovirus B19 in Hela cells / Y. Dong [et al.] // Virus Genes. – 2013. – Vol. 46, N 1. – P. 167–169. https://doi.org/10.1007/s11262-012-0839-1

6. Parvovirus B19 genome as a single, two-state replicative and transcriptional unit / F. Bonvicini [et al.] // Virology. – 2006. – Vol. 347, N 2. – P. 447–454. https://doi.org/10.1016/j.virol.2005.12.014

7. Functional analysis and quantitative determination of the expression profile of human parvovirus B19 / F. Bonvicini [et al.] // Virology. – 2008. – Vol. 381, N 2. – P. 168–177. https://doi.org/10.1016/j.virol.2008.09.002

8. Molecular and functional analyses of a human parvovirus B19 infectious clone demonstrates essential roles for NS1, VP1, and the 11-kilodalton protein in virus replication and infectivity / N. Zhi [et al.] // J. Virol. – 2006. – Vol. 80, N 12. – P. 5941–5950. https://doi.org/10.1128/JVI.02430-05

9. Human parvovirus B19 nonstructural protein (NS1) induces cell cycle arrest at G(1) phase / E. Morita [et al.] // J. Virol. – 2003. – Vol. 77, N 5. – P. 2915–2921. https://doi.org/10.1128/jvi.77.5.2915-2921.2003

10. Human parvovirus B19 causes cell cycle arrest of human erythroid progenitors via deregulation of the E2F family of transcription factors / Z. Wan [et al.] // J. Clin. Invest. – 2010. – Vol. 120, N 10. – P. 3530–3544. https://doi.org/10.1172/JCI41805

11. Kaufmann, B. The structure of human parvovirus B19 / B. Kaufmann, A. A. Simpson, M. G. Rossmann // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. – 2004. – Vol. 101, N 32. – P. 11628–11633. https://doi.org/10.1073/pnas.0402992101

12. The VP1-unique region of parvovirus B19: amino acid variability and antigenic stability / S. Dorsch [et al.] // J. Gen. Virol. – 2001. – Vol. 82, N 1. – P. 191–199. https://doi.org/10.1099/0022-1317-82-1-191

13. Peptides derived from the unique region of B19 parvovirus minor capsid protein elicit neutralizing antibodies in rabbits / S. Anderson [et al.] // Virology. – 1995. – Vol. 206, N 1. – P. 626–632. https://doi.org/10.1016/s0042-6822(95)80079-4

14. Identification of immunodominant peptide in the parvovirus B19 VP1 unique region able to elicit a longlasting immune response in humans / E. Zuffi [et al.] // Viral Immunol. – 2001. – Vol. 14, N 2. – P. 151–158. https://doi.org/10.1089/088282401750234529

15. A viral phospholipase A2 is required for parvovirus infectivity / Z. Zádori [et al.] // Dev. Cell. – 2001. – Vol. 1, N 2. – P. 291–302. https://doi.org/10.1016/s1534-5807(01)00031-4

16. VP1u phospholipase activity is critical for infectivity of full-length parvovirus B19 genomic clones / C. Filippone [et al.] // Virology. – 2008. – Vol. 374, N 2. – P. 444–452. https://doi.org/10.1016/j.virol.2008.01.002

17. The determinants for the enzyme activity of human parvovirus B19 phospholipase A2 (PLA2) and its influence on cultured cells / X. Deng [et al.] // PLoS ONE. – 2013. – Vol. 8, N 4. – P. e61440. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0061440

18. Visualization of the externalized VP2 N termini of infectious human parvovirus B19 / B. Kaufmann [et al.] // J. Virol. – 2008. – Vol. 82, N 15. – P. 7306–7312. https://doi.org/10.1128/JVI.00512-08

19. Genetic diversity within human erythroviruses: identification of three genotypes / A. Servant [et al.] // J. Virol. – 2002. – Vol. 76, N 18. – P. 9124–9134. https://doi.org/10.1128/jvi.76.18.9124-9134.2002

20. Phylogenetic analysis of human parvovirus B19, indicating two subgroups of genotype 1 in Vietnamese patients / N. L. Toan [et al.] // J. Gen. Virol. – 2006. – Vol. 87, N 10. – P. 2941–2949. https://doi.org/10.1099/vir.0.82037-0

21. Identification and genetic diversity of two human parvovirus B19 genotype 3 subtypes / A. Parsyan [et al.] // J. Gen. Virol. – 2007. – Vol. 88, N 2. – P. 428–431. https://doi.org/10.1099/vir.0.82496-0

22. Insights into epidemiology of human parvovirus B19 and detection of an unusual genotype 2 variant, Bulgaria, 2004 to 2013 / S. K. Ivanova [et al.] // Eurosurveill. – 2016. – Vol. 21, N 4. – Pii 30116. https://doi.org/10.2807/1560-7917. ES.2016.21.4.30116

23. Global co-existence of two evolutionary lineages of parvovirus B19 1a, different in genome-wide synonymous positions / M. W. A. Molenaar-de Backer [et al.] // PLoS ONE. – 2012. – Vol. 7, N 8. – P. e43206. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0043206

24. Molecular and phylogenetic analyses of human parvovirus B19 isolated from Brazilian patients with sickle cell disease and β-thalassemia major and healthy blood donors / S. N. Slavov [et al.] // J. Med. Virol. – 2012. – Vol. 84, N 10. – P. 1652–1665. https://doi.org/10.1002/jmv.23358

25. Human parvovirus B19 surveillance in patients with rash and fever from Belarus / M. A. Yermalovich [et al.] // J. Med. Virol. – 2012. – Vol. 84, N 6. – P. 973–978. https://doi.org/10.1002/jmv.23294

26. Ермолович, М. А. Генетические варианты парвовируса B19, циркулирующие в Беларуси в течение эпидемического цикла инфекции, 2005–2016 годы / М. А. Ермолович, Г. В. Семейко, Е. О. Самойлович // Bес. Нац. акад. Беларусi. Сер. мед. навук. – 2019. – Т. 16, № 1. – С. 35–45.

27. Swiss-model: homology modelling of protein structures and complexes / A. Waterhouse [et al.] // Nucl. Acids Res. – 2018. – Vol. 46, N W1. – P. W296–W303. https://doi.org/10.1093/nar/gky427

28. Hwang, S. DP-Bind: a web server for sequence-based prediction of DNA-binding residues in DNA-binding proteins / S. Hwang, Z. Gou, I. B. Kuznetsov // Bioinformatics. – 2007. – Vol. 23, N 5. – P. 634–636. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btl672

29. Transcription-associated mutational pressure in the parvovirus B19 genome: reactivated genomes contribute to the variability of viral populations / V. V. Khrustalev [et al.] // J. Theor. Biol. – 2017. – Vol. 435. – P. 199–207. https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2017.09.019

30. Khrustalev, V. V. Amino acid content of beta strands and alpha helices depends on their flanking secondary structure elements / V. V. Khrustalev, T. A. Khrustaleva, V. V. Poboinev // Biosystems. – 2018. – Vol. 168. – P. 45–54. https://doi.org/10.1016/j.biosystems.2018.04.002

31. Structural studies of AAV2 Rep68 reveal a partially structured linker and compact domain conformation / F. N. Musayev [et al.] // Biochemistry. – 2015. – Vol. 54, N 38. – P. 5907–5919. https://doi.org/10.1021/acs.biochem.5b00610

32. Gros, L. Enzymology of the repair of free radicals-induced DNA damage / L. Gros, M. K. Saparbaev, J. Laval // Oncogene. – 2002. – Vol. 21, N 58. – P. 8905–8925. https://doi.org/10.1038/sj.onc.1206005

33. Control of adeno-associated virus type 2 cap gene expression: relative influence of helper virus, terminal repeats, and rep proteins / S. Weger [et al.] // J. Virol. – 1997. – Vol. 71, N 11. – P. 8437–8447. https://doi.org/10.1128/jvi.71.11.8437-8447.1997

34. The adeno-associated virus type 2 regulatory proteins rep78 and rep68 interact with the transcriptional coactivator PC4 / S. Weger [et al.] // J. Virol. – 1999. – Vol. 73, N 1. – P. 260–269. https://doi.org/10.1128/jvi.73.1.260-269.1999

35. Nonstructural protein of parvoviruses B19 and minute virus of mice controls transcription / C. Doerig [et al.] // J. Virol. – 1990. – Vol. 64, N 1. – P. 387–396. https://doi.org/10.1128/jvi.64.1.387-396.1990

36. NS1 protein of parvovirus B19 interacts directly with DNA sequences of the P6 promoter and with the cellular transcription factors Sp1/Sp3 / U. Raab [et al.] // Virology. – 2002. – Vol. 293, N 1. – P. 86–93. https://doi.org/10.1006/viro.2001.1285


Дополнительные файлы

Для цитирования: Ермолович М.А., Хрусталев В.В., Хрусталева Т.А., Побойнев В.В., Самойлович Е.О. Биохимические особенности геноварианта 1а2 парвовируса B19, доминирующего во время подъемов заболеваемости в Беларуси. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия медицинских наук. 2020;17(2):211-220. https://doi.org/10.29235/1814-6023-2020-17-2-211-220

For citation: Yermalovich M.A., Khrustalev V.V., Khrustaleva T.A., Poboinev V.V., Samoilovich E.O. Biochemical features of parvovirus B19 genovariant 1a2 dominating during the incidence rise in Belarus. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Medical series. 2020;17(2):211-220. (In Russ.) https://doi.org/10.29235/1814-6023-2020-17-2-211-220

Просмотров: 37

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1814-6023 (Print)
ISSN 2524-2350 (Online)