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新型无比对序列描述符在寨卡病毒鉴定中的应用

寨卡病毒病是一种相对较新的现象,迄今为止尚无足够而全面的数据和调查报告。尽管在1947年首次被乌干达的寨卡(Zika)森林动物识别为新病毒,但直到2013年在密克罗尼西亚Yap岛以流行形式出现后,它对人胎儿的衰弱作用才导致婴儿出生时脑袋较小(小头畸形)。现在在2015-16年进入南美国家。人们的关注如此之高,以致于某些国家(例如哥伦比亚,厄瓜多尔,萨尔瓦多,牙买加要求她们的妇女避免怀孕,直到对这种病毒有了更好的了解。世界卫生组织(WHO)已将此类异常的爆发称为“国际关注的突发公共卫生事件”。

寨卡病毒由埃及伊蚊(Aedes aegypti)蚊子传播,该蚊子在热带气候地区普遍存在,但随着全球变暖趋势而向北传播。为了了解该病毒的性质,我们对来自非洲和非非洲(即亚洲,太平洋和美国)的完整RNA序列进行了特殊的生物信息学研究。我们知道病毒序列的突变比哺乳动物序列的突变快得多。我们发现非洲Zika病毒序列与非非洲序列相比截然不同。

从两张Zika基因组图可以明显看出这种差异,一张来自中非共和国,另一张来自巴西。这些图是我们模型中Zika RNA序列的表示,其中序列的核苷酸通过set算法在二维网格上顺序绘制。这样的表示使我们能够对序列中核苷酸的分布进行可视化渲染,还可以通过数字序列描述符对序列进行定量索引,并测量序列之间的相似性和相异性。虽然通常的做法是使用各种比对技术(例如BLAST,CLUSTALW等)来测量此类差异,但我们的方法允许使用一种称为无比对措施的新型基因组表征方法,因此与多个假设无关。像我们这样的研究结果更加关注了寨卡病毒的扩散和突变的监测,并有望为最终开发针对特定寨卡病毒基因或这些基因表达的产物的合适药物和疫苗做出贡献。

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