ارزیابی بیوانفورماتیک و شناسایی نواحی اپی توپی پروتئین F ویروس بیماری نیوکاسل

نوع مقاله : مروری تحلیلی

نویسندگان

1 موسسه تحقیقات واکسن و سرم سازی رازی

2 دانشگاه تربیت مدرس

چکیده
ویروس بیماری نیوکاسل (NDV)، یکی از خطرناکترین عفونت های ویروسی را در بسیاری از پرندگان ایجاد می­کند. مرگ و میر بالا و خسارت های اقتصادی زیاد، حاصل آلودگی به این ویروس است که در حال حاضر درمانی ندارد. ذخیره طبیعی این ویروس در بین پرندگان و گاهی غیر پرندگانی مانند حیوانات مزرعه باقی می­ماند. در کشورهایی مانند ایران، این ویروس به یک وضعیت پایدار رسیده است. همچنین، این ویروس از طریق پرندگان مهاجر منتقل می­شود. پروتئین F ویروس نیوکاسل یکی از عوامل مهم در بیماری­زایی و تعیین سویه های بیماری­زای این ویروس محسوب می شود که دارای نواحی مهمی در تعیین میزان بیماری­زایی، تعیین میزان همجوشی ویروس و نکروز بافتی می باشد. در مطالعه حاضر، با بررسی محاسباتی پروتئین Fویروس نیوکاسل، برخی ویژگی­های مربوط به پروتئین، مانند ناحیه شکست و نواحی اپی توپی مهم و حفاظت شده در ایمنی زایی پروتئین، گونه های آلوده در منطقه خاورمیانه و ویژگی­های فیزیکوشیمیایی پروتئین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که پروتئین F ویروس نیوکاسل دارای نواحی بسیار محافظت شده می­باشد و همچنین همولوژی بالایی بین توالی ها مشاهده می شود. با وجود حضور حداکثری سویه­های بیماری­زا در ناحیه خاورمیانه، سویه های غیر بیماری­زا هم در ذخیره طبیعی این ویروس دیده می شوند. در این پژوهش با بررسی جامعی که انجام شد نواحی مهم در ایمنی­زایی و ایجاد اپی توپ ها، شناسایی شدند که می­تواند در توسعه واکسن­های نوترکیب علیه این ویروس، مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1. Alexander, D.J., Aldous, E.W., and Fuller. C.M. )2012(The long view: a selective review of 40 years of Newcastle disease research. Avian Pathol. 41(4), 329-35.
2. Altschul, S.F., Gish, W. Miller, W. Myers, E.W. and Lipman, D.J. )1990(Basic local alignment search tool. J. Mol. Biol. 215(3), 403-10.
3. Ansori, A.N., and Kharisma, V.D. )2020(Characterization of Newcastle disease virus in Southeast Asia and East Asia: Fusion protein gene. EKSAKTA: J. Sci. Data Anal. 20(1),14-20.
4. Ayala, A.J., Dimitrov, K.M., Becker, C.R., Goraichuk, I.V., Arns, C.W., Bolotin, V.I., Ferreira, H.L., Gerilovych, A.P., Goujgoulova, G.V., Martini, M.C., and Muzyka, D.V. (2016) Presence of vaccine-derived Newcastle disease viruses in wild birds. PloS one 11(9), e0162484.
5. Brown, V.R., and Bevins, S.N. (2017) A review of virulent Newcastle disease viruses in the United States and the role of wild birds in viral persistence and spread. Vet. Res. 48(1), 1-5.
6. de Leeuw, O., and Peeters, B. (1999) Complete nucleotide sequence of Newcastle disease virus: evidence for the existence of a new genus within the subfamily Paramyxovirinae. J. Gen. Virol. 80(1), 131-6.
7. Dimitrov, K.M., Ferreira, H.L., Pantin-Jackwood, M.J., Taylor, T.L., Goraichuk, I.V., Crossley, B.M., Killian, M.L., Bergeson, N.H., Torchetti, M.K., Afonso, C.L., and Suarez, D.L. (2019) Pathogenicity and transmission of virulent Newcastle disease virus from the 2018–2019 California outbreak and related viruses in young and adult chickens. Virology 531, 203- 18.
8. Dimitrov, K.M., Afonso, C.L., Yu, Q., and Miller, P.J. 2017. Newcastle disease vaccines—A solved problem or a continuous challenge? Vet. Microbiol. 206: 126-36.
9. Dortmans, J.C., Koch, G., Rottier, P.J., and Peeters, B.P. (2011) Virulence of Newcastle disease virus: what is known so far? Vet. Res. 42(1), 122.
10. Doytchinova, I.A., and Flower, D.R. (2007) VaxiJen: a server for prediction of protective antigens, tumor antigens and subunit vaccines. BMC Bioinform. 8(1), 4.
11. Elamin, M.G., Khalafalla, A.I., and Ahmed, S.M. (1993) Observations on the use of Komarov strain of Newcastle disease vaccine in the Sudan. Trop. Anim. Health Prod. 25(3), 151-4.
12. Errington, W., and Emmerson, P.T. (1997) Assembly of recombinant Newcastle disease virus nucleocapsid protein into nucleocapsid-like structures is inhibited by the phosphoprotein. J. Gen. Virol. 78(9), 2335-9.
13. Hall, T.A., (1999) BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program f or Windows 95/98/NT. In: Nucleic Acids Symposium Series 41. PP 95-98.
14. Heiden, S., Grund, C., Röder, A., Granzow, H., Kühnel, D., and Mettenleiter, T.C. 2014. Römer-Oberdörfer A. Different regions of the newcastle disease virus fusion protein modulate pathogenicity. PLoS One 9(12), e113344.
15. Gasteiger, E., Hoogland, C., Gattiker, A., Wilkins, M.R., Appel, RD., and Bairoch, A. (2005) Protein identification and analysis tools on the ExPASy server. PP 571-607. In: J.M. Walker (ed) The Proteomics Protocols Handbook. Springer Protocols Handbooks. Humana Press.
16. Gasteiger, E., Gattiker, A., Hoogland, C., Ivanyi, I., Appel, R.D., and Bairoch, A. (2003) ExPASy: the proteomics server for in-depth protein knowledge and analysis. Nucleic Acids Res. 31(13), 3784-3788.
17. Glickman, R.L., Syddall, R.J., Iorio, R.M., Sheehan, J.P., and Bratt,M.A.. (1988) Quantitative basic residue requirements in the cleavage-activation site of the fusion glycoprotein as a determinant of virulence for Newcastle disease virus. J. Virol 62(1), 354-6.
18. Jahanshiri, F., Eshaghi, M., and Yusoff, K. (2005) Identification of phosphoprotein: phosphoprotein and phosphoprotein: nucleocapsid protein interaction domains of the Newcastle disease virus. Arch. Virol. 150(3), 611-8.
19. Kim, S.H., Wanasen, N., Paldurai, A., Xiao, S., Collins, P.L., and Samal, S.K. (2013.) Newcastle disease virus fusion protein is the major contributor to protective immunity of genotype-matched vaccine. PloS one 8(8), e74022.
20. Kim, L.M., Suarez, D.L., and Afonso, C.L. (2008) Detection of a broad range of class I and II Newcastle disease viruses using a multiplex real-time reverse transcription polymerase chain reaction assay. J. Vet. Diagn. Invest. 20(4), 414-25.
21. Larsen, J.E., Lund, O., and Nielsen, M. 2006. Improved method for predicting linear B-cell epitopes. Immunome Res. 2(1): 1-7.
22. Mohamed, M.H., Kumar, S., Paldurai, A., and Samal, S.K. (2011) Sequence analysis of fusion protein gene of Newcastle disease virus isolated from outbreaks in Egypt during 2006. Virol. J. 8(1), 1-4.
23. Morrison, T.G. (2003) Structure and function of a paramyxovirus fusion protein. Arch. Biochem. Biophys. 1614(1), 73-84.
24. Pedersen, J.C., Senne, D.A., Woolcock, P.R., Kinde, H., King, D.J., Wise, M.G., Panigrahy, B., and Seal, B.S. (2004) Phylogenetic relationships among virulent Newcastle disease virus isolates from the 2002-2003 outbreak in California and other recent outbreaks in North America. J. Clin. Microbiol 42(5), 2329-34.
25. Snoeck, C.J., Adeyanju, A.T., Owoade, A.A., Couacy-Hymann, E., Alkali, B.R., Ottosson, U., Muller, C.P. (2013) Genetic diversity of Newcastle disease virus in wild birds and pigeons in West Africa. Appl. Environ. Microbiol. 79(24),7867-74.
26. Swanson, K., Wen, X., Leser, G.P., Paterson, R.G., Lamb, R.A., and Jardetzky, T.S. (2010) Structure of the Newcastle disease virus F protein in the post-fusion conformation. Virology 402(2), 372-9.
27. Toyoda, T., Sakaguchi, T., Imai, K., Inocencio, N.M., Gotoh, B., Hamaguchi, M., and Nagai, Y. (1987) Structural comparison of the cleavage-activation site of the fusion glycoprotein between virulent and avirulent strains of Newcastle disease virus. Virology 158(1), 242-7.
28. Wang, J.Y., Liu, W.H., Ren, J.J., Tang, P., Wu, N., Wu, H.Y., Ching, C.D., and Liu, H.J. (2015) Characterization of emerging Newcastle disease virus isolates in China. Virol. J. 12(1), 1-21.
29. Winterfield, R.W., Dhillon, A.S., and Alby, L.J. (1980) Vaccination of chickens against Newcastle disease with live and inactivated Newcastle disease virus. Poult. Sci. 59(2), 240-6.
30. Yuan, X., Wang, Y., Yang, J., Xu, H., Zhang, Y., Qin, Z., Ai, H., and Wang, J. (2012) Genetic and biological characterizations of a Newcastle disease virus from swine in china. Virol. J. 9(1), 129.
31. Mozafari, A., Amani, J., Shahsavandi, S., Hatef Salmanian, A. (2022) A Novel Multi-Epitope Edible Vaccine Candidate for Newcastle Disease Virus: In Silico Approach. Iran J Biotechnol. 20(2):e3119.
32. Hu, S., Wang, T., Liu, Y., Meng, C., Wang, X., Wu, Y., Liu, X. (2010) Identification of a variable epitope on the Newcastle disease virus hemagglutinin–neuraminidase protein, Vet. Microbiol. 140(1), 92-97.