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狂犬病毒的进化(2)

已有 1860 次阅读 2023-12-19 00:18 |个人分类:狂犬病防治|系统分类:科普集锦

狂犬病毒的进化——

大型学术专著《狂犬病》最新版新增的一章

目前国际上关于狂犬病最权威最全面的大型学术专著《狂犬病的科学基础和管控（RABIES: SCIENTIFIC BASIS OF THE DISEASE AND ITS MANAGEMENT）》，简称《狂犬病(Rabies)》。该书被誉为有关狂犬病的百科全书。该书初版于2002年，第2版和第3版分别出版于2007年和2013年。其最新版（第4版）于2020年5月出版，共有22章，732页。与前一版相比，最新版新增了两章，体现了近十年来狂犬病研究领域的重要进展。

原书内容丰富，本博客在过去三年多的时间里曾陆续对此书的部分内容进行过译介。今天开始译介此书较旧版新增的两章之一：第３章－狂犬病毒的进化。

本章目录：

3.1 概述

3.2 狂犬病毒在稳定的宿主－病毒关联中的微观进化动力学

3.3 狂犬病毒的宏观进化动力学

3.4 适应性进化在跨物种传播中作用的证据：调和（Reconciling）毒株

3.5 进化数据在狂犬病预防和控制中的应用——遗传学作为传播的标签

3.6 结论

第３章－狂犬病毒的进化(2)

3.1 概述（续）

图3.1 狂犬病毒宏观进化动力学。显示RABV主要谱系（lineages）之间关系的核蛋白基因的最大似然系统发生树。

　　谱系名称依据Troupin等人(2016)，附加注释依据Streicker等(2010)和Velasco-Villa等(2017)。分支颜色表示猜测的储存宿主关系。宿主的属名的缩写如下：

A=Artibeus(美洲果蝠属); An=Antrozous(穴蝠属); C=Canis(犬属); Ca=Callithrix(狨属); Ce=Cerdocyon(食蟹狐属); D=Desmodus(吸血蝠属); H=Histiotus(耳蝠属); Hr=Herpestes(獴属); L=Lasiurus(蓬毛蝠属); La=Lasionycteris(银发蝙蝠属); M=Myotis(鼠耳蝠属 ); Me=Mephitis(臭鼬属); Mel=Melogale(鼬獾属); Mol=Molossus(獒蝠属); Ny=Nyctinomops(美洲犬吻蝠属); N=Nycticeius(黄昏蝠属); P=Perimyotis(三色蝠); Pa=Parastrellus（峡谷蝙蝠属）; Pt=Plecotus(长耳蝠属); S=Spilogale(斑臭鼬属); T=Tadarida(犬吻蝠属); V=Vulpes(狐属)。

3.2 狂犬病在稳定的宿主－病毒关联中的微观进化动力学（１）

（Microevolutionary dynamics of rabies in stable host virus associations）

突变为任何进化变化的发生提供了必要的原料。与其他单链RNA病毒一样，RABV的RNA聚合酶缺乏校对机制，导致其自发突变率很高，平均每一次基因组复制导致大约一个随机突变 (Drake & Holland, 1999; Duffy, Shackelton, & Holmes, 2008)。在整个基因组中，这些突变中的大多数将是有害的，并产生很多无法存活的病毒，特别是那些导致氨基酸序列非同义变化的突变。然而，一小部分变异株得以保留，导致病毒多样性在受感染宿主内的一些积累。有作者在２０多年前已经提出，这些变异株可能表现出表型差异，如组织趋向性的差异(Morimoto et al.， 1998,1996)。

最近，高通量测序方法已经证实，在同一宿主中系列传代期间，存在低于公认水平的实质性变化。然而，这些实验未能提供病毒适应特定组织的明确证据(Bonnaud et al.， 2019)，在同一宿主内发生的变异对维持RABV在同一宿主物种内传播的重要性仍不清楚。

从一个宿主个体到下一个宿主个体的传播通常会导致病毒多样性的减少，这是由于遗传瓶颈（ genetic bottlenecks a）和负选择（negative selection）的共同作用，导致不太适应的变异株被去除。RABV基因组中绝大多数氨基酸位置都处于强烈的纯化选择之下，这也体现在RABV相对于非同义变化是明显地特别偏好同义变化 (Holmes et al., 2002; Troupin et al., 2016)。在这方面，RABV的五种基因之间几乎没有差别，尽管P和G基因对氨基酸变化的耐受性可能略高(Troupin et al.， 2016)。重要的是，至少在病毒与同一宿主物种相关的情况下，RABV基因组中存在显著的正向选择位点的缺失。这可能用病毒和宿主相互作用的方式来解释，特别是没有任何宿主因素，如免疫调节或抵抗力，能够改变感染的结果。恒定的宿主环境和缺乏动态变化的选择压力有利于保持蛋白质结构的恒定，并否定了发生适应性变化的必要。当RABV基因组中的同义或非同义替换随着时间的推移变得固定，导致可测量的进化变化时，它们最有可能代表选择性的中性变化。

RABV基因组以每年每个位点10⁴个替换的速度进化，蛋白质编码基因之间几乎没有系统差异。糖蛋白与聚合酶之间(G-L)的非编码区进化较快；每年每个位点最多可替换1.68x10³次。

越来越多使用分子钟（ molecular clock）方法量化进化速率的系统发生研究表明，RABV在不同的储存宿主物种中以不同的速度进化(图3.2)。例如，在南部非洲，与猫鼬（mongoose）相关的RABV毒株的进化速度比同一地区与犬科动物相关的毒株要慢，而在鼬獾（ferret badgers）中RABV的进化速度比在家犬中快将近4倍。

有趣的是，一些进化最快的RABVs是食肉动物病毒，而进化最慢的病毒是蝙蝠病毒，尽管在中间进化速率上存在大量重叠(图3.2)。在与食肉动物相关的毒株中，对这种变化的潜在驱动因素尚未进行深入的探索，但可能源于宿主生态学和生活史的差异，与数据集的时间或地理跨度相关的抽样偏差，或随着近期的宿主转移而更快进化的随时间而变化的进化速率。

（未完待续）

相关链接：

Anthony R. Fooks & Alan C. Jackson主编，《RABIES: SCIENTIFIC BASIS OF THE DISEASE AND ITS MANAGEMENT（狂犬病的科学基础和管控）》，简称《狂犬病(Rabies)》。该书最新版（第４版）共有22章，732页，由Elsevier Inc.旗下的学术出版社（Academic Press）出版。