Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

In the spring of 2006 we had our first outbreak of avian influenza of highly pathogenic H5N1 (HPAI) among wild birds in Sweden. This disease have impact on poultry industries world wide. Sporadically the virus infects other species than birds and we now know it can even cause fatal infection of humans. There are not yet any confirmed cases of transmission of the disease between humans though a suspected case in an Indonesian family is under investigation. If a mutation occurs that changes the pathogenicity and host affinity to humans we are at a risk of a new pandemia, perhaps like the Spanish flu in 1918-1920. To understand the underlying genetical mechanisms it is important to study the genome of different subtypes of Avian influenza virus (AIV). The aim of this study was to characterize a selected number of AIV isolated from wild birds and minks to see if there are different genetic variants among species. AIV are influenza A viruses and belong to the Orthomyxoviridae family. Influenza A have linear, negative, single-stranded RNA genome consisting of 8 segments. This study focuses on the non structural (NS1) protein because its ability to antagonize the host innate immunity, especially the expression of interferons and Matrix-protein which is important for ribonucleo-protein (RNP) transport and budding. Thirteen low pathogenic AI (LPAI) and 10 HPAI isolates were characterized in terms of subtypes, viral RNA was extracted, cDNA for NS1 and Matrix genes were synthetized, PCR amplified and sequenced. The nucleotide sequences were translated to amino acids and analyzed phylogenetically and the amino acids were compared to public sequences downloaded from National Center for Biotechnology Information (NCBI). We found that two H5N3 and one H10N7 differed significantly from other LPAI in both cladograms and proteinsequences. The cladograms were also different when comparing NS1 and M to each other. HPAI was more homologous as a group, had aspartic acid in pos 92, alanine in 149 and deletions in 80-84. These three LPAI-isolates that differed belong to allel B. The different gene segments in this study clearly show that these genes have different origin or evolve differently.

Våren 2006 hade Sverige sitt första utbrott av fågelinfluensa med högpatogen
H5N1 (HPAI) bland vilda fåglar. Denna sjukdom orsakar stora förluster inom
fjäderfänäringen i hela världen. Viruset kan även drabba andra arter sporadiskt
och vi vet nu att det även kan orsaka dödlig sjukdom hos människa. Ännu finns
inga konfirmerade fall av HPAI-smitta mellan människor, men ett misstänkt fall i
en indonesisk familj håller på att utredas. Om en mutation ändrar virusets
patogenicitet och affinitet för humanceller, finns risk för att en pandemi kan
uppstå. Spanska sjukan mellan 1918-1920 används som ett skrämmande exempel.
För att förstå de underliggande genetiska mekanismerna är det viktigt att studera
genomet hos olika aviära influensavirus (AIV). Målet med denna studie är att
karaktärisera ett antal AIV isolerade från vilda fåglar och mink för att se om det
finns genetiska varianter mellan arter. AIV är ett influensa A-virus och tillhör
familjen Orthomyxoviridae. Influensa A har ett linjärt, negativt, enkelsträngat
RNA-genom som består av 8 segment. Denna studie fokuserar på ”nonstructural”
(NS1) -genen pga dess förmåga att inhibera immunsvaret mot virus via
nedreglering av interferonproduktionen och Matrix-genen som är en viktig del i
ribonucleoprotein (RNP) -transport och virusavknoppning. Tretton lågpatogena
AI (LPAI) och 10 HPAI-isolat karaktäriserades m a p subtyp, viralt RNA
extraherades, cDNA för NS1 och Matrix syntetiserades, PCR amplifierades och
sekvenserades. Nukleotidsekvenserna översattes till aminosyror och analyserades
fylogenetiskt och jämfördes med sekvenser som laddades ner från National Center
for Biotechnology Information (NCBI). Vi fann att två H5N3 och ett H10N7-
isolat skiljde sig signifikant från övriga LPAI-virus, både fylogenetiskt och i sina
proteinsekvenser. Tydliga skillnader syntes även när man jämförde cladogram
över NS1- och Matrix-generna med varandra. HPAI var mer homogen som grupp,
hade aspartam på pos 92, alanin på pos 149 och deletioner mellan 80-84 i
aminosyrasekvenserna. Dessa aminosyror har i tidigare studier vistas sig viktiga.
De tre annorlunda LPAI-isolaten tillhörde allel B. Analysen av de olika
gensegmenten i denna studie visar tydligt att dessa gener har olika ursprung eller
har utvecklats olika.