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人类肠道病毒基因组条形码可视化技术及在分子分型中的应用

李凡  
【摘要】:目的人类肠道病毒(Human enteroviruses,HEV)的血清型及基因型复杂繁多,为HEV的分类及鉴定带来了很大的困难。基因检测技术使HEV的分类和鉴定已从血清学方法转向基因序列分析,主要方法是基于某个基因的相似性比对分析,但是选择不同区域会导致分型的结果差异较大。本研究旨在从全基因组水平对病毒基因组结构的可视化注释,为研究病毒的诊断及致病机制提供了有力的工具。方法使用BioPerl编写代码从Nucliotide(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nucleotide/)查询人类肠道病毒的全集因组序列,并将各序列以亚型名称及Genbank登录号命名存于Fasta格式,并运用程序下载到本地。将基因组全序列进行无重叠分段处理,计算每一序列片段的4-mer频率。基因组条形码便是以4-mer个数N(4)为列,基因组全长(L)/N(k)为行的数组矩阵。整合数组矩阵并将其图形化,实现对微生物基因组的条形码可视化注释。以欧式距离计算各核酸片段与整个病毒基因组平均数组的距离,将此定义为条形码距离。使用MEGA5.0使用检测出的最适合模型建立分子系统发育进化树,使用Bootstraping法对构建的进化树进行评估。结果人类肠道病毒基因组可以实现"条形码"样可视化注释。不同病毒具有不同的基因组条形码,随机写出的核普酸碱基序列不具有条形码结构。617非人类肠道病毒和395人类肠道病毒序列的进化图谱显示基因组条形码可视化技术对肠道病毒的诊断及分类的准确率可达100%,与传统的单基因分类及诊断模式相比,基因组条形码可视化技术应用了信息量更全的基因组数据,因而也实现了更加精确注释及分类。结论基因组条形码可视化技术为人类肠道病毒的分类提供有力工具。

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