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patients-number | amount-of-clones-sequenced | amount-of-clones-with-deletion | number-of-deletion(nt) | mutation-site |
645 | 9 | 5(556%) | 20,21,22 | after-369-nt |
69 | 3 | 3(100%) | 1,8,20 | after-380-nt |
841 | 3 | 0 | ||
849 | 8 | 5(62.5%) | 8,9,20 | after-383-nt |
X16 | 3 | 2(66.7%) | 8,9 | after-386-nt |
845 | 3 | 0 | ||
30 | 3 | 0 | ||
32 | 2 | 2(100%) | 9,21 | after-383-nt |
4 | 3 | 2(66.7%) | 9,10 | after-383-nt |
Total | 37 | 19(51.4%) |
Base pair counting begin from the first ATG of X gene,adenosine as number 1。碱基记数是X基因启始密码子(ATG)之腺嘌呤为记数1,下同
2.3 克隆株氨基酸序列比较
X基因编码序列为随分型的不同,编码序列自145至155aa不等,37个预测氨基酸残基序列中18个(48.6%)克隆编码155aa,2个克隆编码长于155aa,缺失突变为16(43.2%),除点替换突变外,引起X蛋白长度发生改变的突变可分为3类,一类是内部缺失突变,缺失长度自3aa(849-C3)至7aa(645-C2、32-2)不等,其羧基端结尾与正常形式相同;一类是缺失突变结合移框突变,X蛋白长度自133aa至152aa不等,羧基端多以TRRL或KV结束;另一类是移框突变造成的X蛋白延长(69-3、645-B9),这2个克隆所编码的蛋白长度可能长于本实验所取得的数值,这是由于亚克隆所获得的DNA片段编码终止于X基因3'端下游30nt处,未能展示可能的下游氨基酸序列。
3讨 论
准种概念是指物种的基因组DNA或RNA的碱基序列在统计学上高度一致,但个体之间又存有差异的一组群体。其产生的原理是由于RNA多聚酶或逆转录酶不具有3'-5'外切酶活性,校对功能缺如,从而产生一群存在不同位点点变异的基因组DNA或RNA。在宿主免疫压力的作用下,或在药物的干预下,准种群经过筛检,遗留下优势种群耐受宿主内环境,并继续变异。1993年有学者分别独立的提出HBV存有准种的假说,近年来有少数研究证实了该学说。我们选择X基因为HBV准种研究的靶区域是因为该区功能尚不明确,同时此段序列含有多个HBV病毒蛋白转录调控序列,在HBV生活史中有重要意义。经PCR扩增靶片段后,TA克隆法将单个患者血清内可以获得的克隆尽可能多的存储在载体中。测序结果发现来自同一患者体内HBV X基因呈现高度的多态性,测序的克隆无完全一致者,但同时又具有较高的同源性,符合准种定义。普通Taq酶的错配率为10-5~10-4,而我们扩增的靶片段长度仅500bp,因此可排除在PCR扩增过程中因错配而导致的突变。这证明了HBV准种在慢性感染者中的存在,也与我们S区准种特点的初步观察相一致。
本研究发现HBV X区的替换突变表现为散在分布,但相对集中于核苷酸序列的103~167nt和330~369ng两个区域,因此导致氨基酸序列的29~51aa和116~131aa两区域发生多个点突变。分析氨基酸序列时发现替换突变中存在3种形式,一种形式是突变具有广泛性,来源于多个患者的多个克隆在某氨基酸位点编码不同的氨基酸残基。以第4位氨基酸残基为例,来源于4个患者的15个克隆编码蛋氨酸(M),其余22个克隆编码缬氨酸(V);第47位氨基酸残基,13个克隆编码苏氨酸(T),其余24个克隆编码丙氨酸(A)。部分患者所测的克隆可同时展现这2种编码形式。另一种形式提示突变可能具有个体特异性,患者841的3个克隆第22位氨基酸残基为丝氨酸(S),其余患者的34个克隆均编码甘氨酸(G);患者841的3个克隆第106位氨基酸残基为S,其余患者的34个克隆均编码T。第三种形式为散在的随机替换突变,最为常见。本研究提示:①X区可能存在不同的基因亚型或抗原型别。②HBV进入患者体内可能在个体免疫、药物等干预措施等影响下,病毒基因组发生相对较为特殊的突变,以最大程度的适应宿主环境。我们认为来源于不同宿主的X基因存有一定的差异,这种病毒的宿主特异性是由于宿主内环境不同,导致筛检出的HBV准种株出现较小的差异。
本研究还发现X区的缺失突变是相当常见的现象,我们发现37个克隆中有19例(51.4%)发生缺失突变,其集中于核苷酸序列的369~404nt区,导致123位氨基酸之后的X蛋白羧基端发生缺失,甚至提前终止。缺失估变类型可分为2种:一种为缺失8~10bp,另一种为缺失20~22bp。3例(8.1%)患者表现为内部缺失突变,缺失长度自3aa(1例)至7aa(2例)不等,其羧基端结尾与正常形式相同。另一种缺失突变结合移框突变,X蛋白长度自133aa至152aa不等,羧基端多以TRRL或KV结束。既往的研究表明X蛋白具有3个高度保守区,分别处于1~20、58~84和98~140位氨基酸,其反式激活作用可能与这3个区有关;X蛋白的二级结构含有4个α螺旋/卷曲,4个β片层,有一亮氨酸锌指结构(98~135位氨基酸残基),该结构是X蛋白反式激活作用的基础结构。人为X蛋白缺失实验研究结果提示羧基端的移框突变或替换突变,可导致反式激活作用消失,尤其以132~145位氨基酸区重要,但也有认为大的缺失突变不影响反式激活作用的报道。我们的研究发现在17个缺失突变及2个延长突变的克隆株均影响了98~140保守区的结构,影响了X蛋白羧基端的完整性,破坏了亮氨酸锌指结构。此外,替换突变也可发生在高度保守区,如患者645克隆B16中133位缬氨酸替换为丙氨酸,发生在X蛋白基本结构区之内。上述突变可能影响X蛋白的反式激活功能,这些突变株对反式激活作用的影响的研究正在进行中。
总之,通过PCR法自患者外周血中扩增出HBV X基因序列,通过序列测定发现慢性患者体内存有多种变异形式,构成HBV准种群;X区存有缺失突变的热点区,该区的变异可能影响了X蛋白的反式激活作用。我们认为应加强针对X基因分型及其生物学意义的研究,应进一步加大X基因的测序工作,以明确突变的个体化现象的意义。