Development of mouse-adapted influenza B viruses
마우스 적응 인플루엔자 B형 바이러스 개발
- 주제(키워드) Influenza B virus , Mouse-adaptation , Pathogenicity
- 발행기관 고려대학교 대학원
- 지도교수 박만성
- 발행년도 2018
- 학위수여년월 2018. 8
- 유형 Text
- 학위구분 박사
- 학과 대학원 의과학과
- 세부전공 의생명과학전공
- 원문페이지 50 p
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/korea/000000081250
- UCI I804:11009-000000081250
- DOI 10.23186/korea.000000081250.11009.0000813
- 본문언어 영어
- 제출원본 000045953083
초록/요약
Influenza B virus (IBV) is one of the human influenza viruses and the target of seasonal influenza vaccination. However, the bifurcation of two antigenically distinct lineages of IBVs makes it difficult to arrange a proper medical countermeasure against IBVs. Moreover, compared with pathogenicity-related molecular markers known for influenza A virus, little has been known for IBVs. To prepare against health threats of IBVs, we investigated the molecular determinants of IBV pathogenicity. After serial lung-to-lung passages of Victoria lineage B/Brisbane/60/2008 (Vc_BR60) and Yamagata lineage B/Wisconsin/01/2010 (Ym_WI01) viruses in BALB/c mice, we recovered the mouse-adapted Vc_BR60 (maVc_BR60) and Ym_WI01 (maYm_WI01) viruses, respectively. To find out a molecular clue to the increased viral pathogenicity, we investigated the genetic sequences of maVc_BR60 and maYm_WI01. Several amino acid mutations were identified in PB2, PB1, PA, M2, and/or NS1 protein coding regions of maVc_BR60 and maYm_WI01. Notably, it was revealed that both maVc_BR60 and maYm_WI01 viruses possessed one consistent lysine (K)-to-arginine (R) mutation in PA residue 338 (PA K338R). When analyzed using reverse-genetically rescued viruses, the PA K338R mutation increaseed the pathogenicity of both lineages of IBVs in mice within the restraints of genetic compatibility. In a subsequent mini-replicon assay, the effect of PA K338R was highlighted by the enhancement of viral polymerase complex activity. Taken together, our results suggest that the PA K338R mutation is a molecular determinant of IBV pathogenicity in mice via upregulating the biological function of viral polymerase complex and may extend our understanding of molecular interactions and potential risk of IBVs.
more초록/요약
마우스 적응 인플루엔자 B형 바이러스 개발 이 름: 배준용 학과(전공): 의과학과 (의생명공학) 지도교수: 박만성 인플루엔자 바이러스는 해마다 사람에게 감염을 일으켜 호흡기 질환을 야기시킨다. 대표적으로 인플루엔자 A형 바이러스(Influenza A virus, IAV) 에는 H1N1, H3N2 아형이 있으며, 인플루엔자 B형 바이러스(Influenza B virus, IBV) 는 Victoria 와 Yamagata의 서로 다른 계통으로 나뉘어 감염을 일으킨다. 인플루엔자 A형 바이러스는 사람을 포함한 다양한 숙주에서 감염을 일으키는 반면, 인플루엔자 B형 바이러스는 주로 사람에게만 감염된다고 알려져 있어 숙주의 다양성에서도 그 차이를 나타낸다. 하지만, 일부 연구자들에 의해 인플루엔자 B형 바이러스가 사람이 아닌 바다사자, 멧돼지에서 감염 및 항체형성이 높게 유도 된 사실이 밝혀졌으나, 이로 인한 숙주의 제한적인 면에 대한 명확한 근거는 자세하게 밝혀진 바 없다. 인플루엔자 A형 바이러스의 경우 숙주 적응과 관련하여 특정 아미노산의 변이가 영향을 준다는 연구는 많이 알려져 있다. 대표적인 예로 PB2유전자의 627번 아미노산이글루탐산(E) 일 경우는 대부분 조류에 적응성을 갖으며, 라이신(K) 일 경우에는 사람을 포함한 포유류에서 높은 적응성 및 병원성에 영향을 준다고 알려져 있다. 또 한, 인플루엔자 A형 바이러스의 H5, H7 아형의 HA 단백질의 특정 분할 위치(cleavage site) 가 병원성을 결정짓는 중요한 요소임을 밝힌 내용도 많이 알려져 있으며, 그 밖에도 NA유전자의 특정위치(stalk region) 의 아미노산의 단절(truncation) 또한 마우스에서 병원성을 결정 짓는 중요한 요소임을 밝힌 연구가 있다. 이에 반하여 인플루엔자 B형 바이러스는 병원성과 관련된 유전적 요인에 대해서는 상대적으로 많이 알려져 있지 않다. 마우스 적응성 B/Lee/40 바이러스를 이용하여 병원성을 평가해본 연구결과는 있으나, 명확한 유전적 요인에 대해서는 알려진 바가 없다. 따라서 본 연구진은 이러한 지식을 바탕으로 마우스 적응성 인플루엔자 B형 바이러스를 개발하고 유전적 특징을 분석하여 병원성에 관여하는 병인 요인을 밝히고자 한다. 본 논문에서는 인플루엔자 B형 바이러스의 PA유전자의 단일 변이가 마우스에서 병원성에 영향을 주었음을 확인하였다. 본 연구진은 서로 다른 두 계통인 Victoria 또는 Yamagata 인플루엔자 B형 바이러스를 이용하여 마우스에서 각각 적응과정을 통해 PA유전자의 특정위치의 돌연변이를 확인 하였다. 이러한 변이는 인플루엔자 B형 바이러스에 대한 역 유전학 방법(reverse-genetic system)을 통하여 재조합 바이러스를 제작한 뒤 마우스에서 병원성이 증가됨을 증명할 수 있었다. 본 논문의 결과에 따르면, PA의 특정위치의 변이는 바이러스의 중합 효소 복합체의 기능을 향상 시키며, 마우스에서 병원성을 증가시키는 중요한 유전적 변이임을 확인 하였다. 이러한 PA유전자의 돌연변이는 잠재적으로 인플루엔자 B형 바이러스의 병원성에 영향을 줄 수 있는 유전적 요인임을 증명하였으며, 향 후 중요한 기초자료로 활용 될 수 있음을 제시한다.
more목차
Abstract (Korean) i
I. Introduction 1
II. Materials and Methods 4
1. Ethics statement 4
2. Viruses and cells 4
3. Animal experiments 5
4. Viral replication in the mouse lungs and histopathology 6
5. Generation of recombinant viruses 6
6. Polymerase activity analysis 7
7. Statistical analysis 8
III. Results 9
1. Generation of mouse adapted influenza B viruses 9
2. Adaptation and lethality of Victoria and Yamagata lineage IBV strain in mice 11
3. Mouse lung pathology of both mouse-adapted IBV strains 14
4. Genetic characterization of mouse-adapted IBV strains 16
5. PA K338R mutation as a pathogenic determinant of IBV in mice 17
6. Genetic compatibility for the pathogenic effects of the PA K338R mutation 20
7. Effects of the PA K338R mutation on viral polymerase complex activity 24
IV. Discussion 28
Reference 32
Abstract (English) 39
