Особенности генов гемагглютинина вирусов гриппа и возможности их рекодирования
- Авторы: Харченко Е.П.1
-
Учреждения:
- Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН
- Выпуск: Том 14, № 4 (2024)
- Страницы: 709-718
- Раздел: ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
- URL: https://bakhtiniada.ru/2220-7619/article/view/268704
- DOI: https://doi.org/10.15789/2220-7619-FOA-17578
- ID: 268704
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Мир уже вступил в стадию возрастания вероятности возникновения новой пандемии, что побуждает к поиску новых вакцин против гриппа, поскольку эффективность существующих к нему вакцин лишь субоптимальная. С пандемией Covid-19 открылась возможность использования мРНК-вакцин, и перспектива поиска новых противогриппозных вакцин на основе мРНК гена гемагглютинина (НА) представляется весьма привлекательной. Как правило, мРНК-вакцина является продуктом рекодирования, обеспечивающего стабильность мРНК. Однако результаты рекодирования мРНК бывают неоднозначными. Цель данного сообщения — проанализировать особенности генов и белков НА и рассмотреть возможности и ограничения их рекодирования. Источником первичных структур белков НА и их генов служили общедоступные в Интернете базы данных. Определяли аминокислотный состав и частоту дипептидов, нуклеотидный и динуклеотидный составы, %GС, трансляционный код и составы соседствующих ди- и трикодонов, распределение по первичной структуре НА явных и синонимических мутаций. Подтипы H1N1 и H3N2 имеют в их НА генах как частные, так и общие особенности (ограничения), различаясь не только по числу замен в самом белке, но и по числу и распределению синонимических кодонов в гене, не проявляющихся в первичной структуре самого белка НА, но выступающих, по-видимому, как скрытый фактор, обусловливающий низкую эффективность классических противогриппозных вакцин. Выявление нескольких ограничений в структуре генов НА предполагает, что любая ее модицификация (в любом гене) должна не противоречить каждому из ограничений, установленных природой. Частота динуклеотидов СрG у всех исследованных штаммов низкая, но возможность оптимизации ее у штаммов H1N1 из-за запрета квартета в гене НА кодонов, кодирующих аргинин, особенно ограничена и может быть реализована через синонимические кодоны других аминокислот (аланина, пролина, треонина или серина). По сравнению с подтипом H1N1 у подтипа H3N2 можно предвидеть больше возможностей в конструировании стабильной мРНК гена НА.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Евгений Петрович Харченко
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: neuro.children@mail.ru
д.б.н., ведущий научный сотрудник
Россия, Санкт-ПетербургСписок литературы
- Харченко Е.П. Поиски универсальной противогриппозной вакцины: возможности и ограничения // Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2019. Т. 18, № 5. C. 70–84. [Kharchenko E.P. The search for a universal influenza vaccine: possibilities and limitations. Epidemiologiya i vaktsinoprofilaktika = Epidemiology and Vaccine Prevention, 2019, vol. 18, no. 5, pp. 70–84. (In Russ.)] doi: 10.31631/2073-3046-2019-18-5-70-84
- Харченко Е.П. Проблемы и коллизии вакцинологии // Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2023. Т. 22, № 6. С. 183–200. [Kharchenko E.P. Problems and Collisions of Vaccinology. Epidemiologiya i vaktsinoprofilaktika = Epidemiology and Vaccine Prevention, 2023, vol. 22, no. 6, pp. 183–200. (In Russ.)] doi: 10.31631/2073-3046-2023-22-6-183-200
- Altmann D.M., Boyton R.J. COVID-19 vaccination: the road ahead. Science., 2022, vol. 375, no. 6585, pp. 1127–1132. doi: 10.1126/science.abn1755
- Erbelding E.J., Post D.J., Stemmy E.J., Roberts P.C., Augustine A.D., Ferguson S., Paules C.I., Graham B.S., Fauci A.S. A universal influenza vaccine: the strategic plan for the National Institute of Allergy and Infectious Diseases. J. Infect. Dis., 2018, vol. 218, no. 3, pp. 347–354. doi: 10.1093/infdis/jiy103
- Global influenza strategy 2019–2030. World Health Organization. URL: https://www.who.int/publications/i/item/978924151532015
- Gonçalves-Carneiro D., Bieniasz P.D. Mechanisms of attenuation by genetic recoding of viruses. mBio, 2021, vol. 12, no. 1: e02238-20. doi: 10.1128/mBio.02238-20
- Knyazev S., Chhugani K., Sarwal V., Ayyala R., Singh H., Karthikeyan S., Deshpande D., Baykal P.I., Comarova Z., Lu A., Porozov Y., Vasylyeva T.I., Wertheim J.O., Tierney B.T., Chiu C.Y., Sun R., Wu A., Abedalthagafi M.S., Pak V.M., Nagaraj S.H., Smith A.L., Skums P., Pasaniuc B., Komissarov A., Mason C.E., Bortz E., Lemey P., Kondrashov F., Beerenwinkel N., Lam T.T., Wu N.C., Zelikovsky A., Knight R., Crandall K.A., Mangul S. Unlocking capacities of genomics for the COVID-19 response and future pandemics. Nat. Methods, 2022, vol. 19, no. 4, pp. 374–380. doi: 10.1038/s41592-022-01444-z
- Komar A.A. [Synonymous codon usage — a guide for co-translational protein folding in the cell]. Mol. Biol. (Mosk.), 2019, vol. 53, no. 6, pp. 883–898. doi: 10.1134/S0026898419060090
- Lin B.C., Kaissarian N.M., Kimchi-Sarfaty C. Implementing computational methods in tandem with synonymous gene recoding for therapeutic development. Trends Pharmacol. Sci., 2023, vol. 44, no. 2, pp. 73–84. doi: 10.1016/j.tips.2022.09.008
- Martínez M.A., Jordan-Paiz A., Franco S., Nevot M. Synonymous virus genome recoding as a tool to impact viral fitness. Trends Microbiol., 2016, vol. 24, no. 2, pp. 134–147. doi: 10.1016/j.tim.2015.11.002
- Morens D.M., Taubenberger J.K., Fauci A.S. Rethinking next-generation vaccines for coronaviruses, influenzaviruses, and other respiratory viruses. Cell. Host Microbe, 2023, vol. 31, no. 1, pp. 146–157. doi: 10.1016/j.chom.2022.11.016
- Ostrov N., Nyerges A., Chiappino-Pepe A., Rudolph A., Baas-Thomas M., Church G.M. Synthetic genomes with altered genetic codes. Curr. Opin. Syst. Biol., 2020, vol. 24, pp. 32–40. doi: 10.1016/j.coisb.2020.09.007
- Tian Y., Deng Z., Yang P. mRNA vaccines: A novel weapon to control infectious diseases. Front. Microbiol., 2022, no. 13: 1008684. doi: 10.3389/fmicb.2022.1008684
- Yang L., Tang L., Zhang M., Liu C. Recent advances in the molecular design and delivery technology of mRNA for vaccination against infectious diseases. Front. Immunol., 2022, no. 13: 896958. doi: 10.3389/fimmu.2022.896958
Дополнительные файлы
