Comparative diversity dynamics of influenza A virus subtypes

İnfluenza A virüs (IAV) alt tipleri, geçmişte birden fazla pandemiye neden olmasına rağmen, insanlık için pandemik bir tehdit olmaya devam ediyor. Halihazırda insanları enfekte eden tüm influenza A virüsleri (IAV'ler), farklı konakçılardan (insan dışı) kaynaklanmıştır, ancak mutasyon ve yeniden sınıflandırma dahil olmak üzere bir dizi çeşitlilik faktörü aracılığıyla insanları enfekte etme kabiliyetine ulaşmıştır. Dünya Sağlık Örgütü (WHO), insanları enfekte eden IAV'lerin yüksek çeşitliliğine ayak uydurmak için her yıl iki kez IAV aşılarını yeniden tasarlar. Halka açık veri tabanlarında IAV'lerin sekans verilerinin geniş mevcudiyeti, çeşitliliğin daha iyi anlaşılması için gerekli olan ve böylece IAV'lere karşı aşılar gibi etkili müdahalelerin tasarlanmasını kolaylaştıran mevcut insan enfekte IAV'lerin çeşitlilik çalışmalarını mümkün kılmaktadır. Alt türler arasında ve konakçı türler (kuş ve insan) arasında karşılaştırmalı analizler ile mevcut tüm verilerle çeşitliliğe nicel bir yaklaşıma çok ihtiyaç vardır. Bu tez, seçilen ve kategorize edilen üç (3) influenza A virüsü alt tipinin çeşitlilik dinamikleri üzerinde konaklar arası (insan ve kuş) kapsamlı bir çalışma yürütmeyi amaçlamaktadır. Üç (3) influenza A virüsü alt tipi şu şekilde kategorize edildi: Yerleşik insan (H3N2), Gelişen insan (H7N9) ve Yalnızca kuş (H4N6). Bu alt tiplerin protein dizilerinin varyasyonundaki eğilimler, Shannon entropisinin kullanımı yoluyla çeşitliliğin miktarının belirlenmesinin yanı sıra, proteinlerin her bir hizalanmış üst üste binen nonamer (9-mer) pozisyonundaki farklı çeşitlilik motiflerinin insidanslarını (oluşmalarını) hesaplanarak karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Nonamerler (9-merler) immünolojik uygulamalar için seçildi ve 9-mer'in sonraki 9-mer ile 8 amino asitle örtüşmesini sağlayan bir kayar pencere (sliding window) tekniği kullanılarak parçalandı, örneğin: 1-9, 2-10, 3-11, vs. 9-merlerin insidanslarının analizi için, her bir 9-mer'in insidansına göre (yüzde- % olarak) aşağıdaki kategorilere (diversity motifs) ayrıca gruplandırılmıştır: indeks, majör, minör ve benzersiz (index, major, minor, and unique). İndeks, pozisyonundaki baskın dizidir. İndeks diziden en az bir amino asit farklı olan tüm dizilere varyant denir. Majör varyant, en yaygın varyant sekansıdır, benzersiz varyantlar yalnızca bir kez meydana gelen tekillerdir ve minör varyantlar, çok sayıda farklı tekrarlanan olup da majör varyanttan daha az insidansı olan sekanslardır. Tüm alt tipler arasında, PB1-F2'nin kuş konakçı dizilerinde insan konakçı dizilerine göre sürekli olarak çeşitliliği daha yüksek (dengesizliği) olduğu bulundu. Başka bir deyişle, pb1-f2'nin insan konakçılarda, aynı alt tipteki kuş konakçı karşılıklarına göre nispeten daha fazla korunmuş (stabile) olduğu bulundu. Ayrıca, PB1 ve PB2 proteinlerinin tüm alt tipler ve konakçılar arasında en çok korunan proteinler olduğu bulundu. Ek olarak, en yüksek insidans/oluşma (en düşük entropi) olan 9-mer'in yanı sıra, neredeyse her 9-mer pozisyonunda bir 9-mer varyantı vardı. 9-mer pozisyonlarının entropi değerleri de tüm alt tiplerde 0.90'dan fazla yüksek bir pozitif korelasyon gösterdi. Son olarak, her bir varyant motifi (majör, minör ve benzersiz), artan toplam varyantlarla (9-mer konumunda varyant motiflerinin toplamı) benzersiz bir ilişkiye sahipti. Major varyantı, toplam varyantların %50'sinde bir tepe insidansına sahipti, bunun ötesinde sadece minor varyantı yükselmeye devam etti ve o noktadan sonra pozisyonların geri kalanı için baskın varyant haline geldi (minör varyantı). Neredeyse tüm pozisyonların unique varyantı (benzersiz varyantı: bir pozisyonda yalnızca bir kez gözlemlenen 9-mer) sahip olmasına rağmen benzersiz varyant motifi, toplam varyantlar arttıkça neredeyse düz bir eğri sergiledi.