신종 인플루엔자 바이러스 유전정보 분석 DB 구축 및 바이러스 항원 구조기반 수용체 결합 특이성 분석(2010) = Database construction for the analyses of genetic information and structure-based receptor specificity study for new influenza viruses

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In June of 2009，influenza virus originated from swine virus started in Mexico was declared as pandemic. As of October 2010，more than 18,000 people were dead in 214 countries, and 750,000 people were confirmed with influenza in Korea, where 270 people were dead with 0.035% death rate. In order to study immune mechanisms, resistance patterns and prediction of influenza viruse varia仕on，we characterized virus proteins and receptors. ISED (Influenza Sequence & Epitope Database) was improved with more data of viral genes including HA, NA, NA, MP, PB2, PB1, PA, NP, and NS. It has now 54,129 genes with both A and B types. The updated genes of the 2009 A(H1N1) viruses were divided into three groups. The novel H1N1 viruses belong to swine viruses, but were found to evolve very rapidly with high variation of sequences. A/Korea/01/2009 was found to belong to group 2 and it follows A/New York/06/2009 as the second most frequent strain. We obtained the HA genes from 2009 A(H1N1) and seasonal H1N1 and H3N2, and expressed the recombinant proteins using insect cell culture system. The pandemic and seasonal HA proteins were crystallized and the structures were determined at 2.7 and 2.8 A resolutions, respectively. The HA proteins were characterized with respect to protein stability. It wasfound that seasonal HA proteins have melting temperatures 5-10 degrees higher than thatof the 2009 A(H1N1) HA protein and they were less sensitive to proteolytic cleavage than the 2009 HA protein. In order to present data on geographic maps, influenza data occurred in Korea from Nov 2004 to Jan 2010 were analysed and data correlation was quantitated to install geographic distribution and propagation models of influenza. The national and regional distribution as well as propagation models based on registered hospitals were also represented on the maps. MMR and DC-SIGN as a receptor for influenza virus were expressed in insect cell and Escherichia coli as a CRD region, respectively, and refolded to be puri典ed. MMR, its CTLD4-CTLD5 region, was expressed in insect cells and characterized to form a complex with H1N1 or H3N2 HA in the presence of calcium ion.

국문 초록 (Abstract)

200 9년 6월 세계보건기구 WHO는 멕시코 발생 돼지유래 인플루엔자 바이러스를 대유행 pandemic으로 선포하였다. 2010년 10월 현재，세계적으로 2M개 국가에서 18,000명 이상 사망자 가 발생하였고，국내 확진환자 75만명，270명의 사망자가 발생 치사율은 0.035% 수준으로 집계 되었다. 신종 인플루엔자 바이러스의 면역기전，내성양상 및 유행양상 예측을 위하여 유전자 및 분자 면역학적 정보 수집，변이 분석 및 바이러스 단백질의 구조와 특성 분석을 수행하였다. 구축된 ISED (Influenza Sequence & Epitope Database)를 개선하여 신종 인플루엔자 바이 러스 자료를 포함하여 현재 A, B형 합해서 HA, NA, NA, MP, PB2, PB1, PA, NP, NS 서열을 대상 으로 총 54,129개의 인플루엔자 바이러스 유전자 서열이 업데이트되었다. 신종인플루엔자 게놈 서열 분석 결과 3가지 그룹으로 나뉘며，신종 인플루엔자 바이러스가 돼지 인플루엔자 H1N1 바이러스 dade에 속하지만，아미노산 변이가 돼지에서 머물러 있는 바이러스에 비해서 상당히 빠른 속도로 진화되었다. A/Korea/01/2009 변이주는 이 중 group 2에 속하면서 A/New York/06/2009 변이주에 이어 두 번째로 많은 서열을 갖는 것으로 확인되었다. ISED2에 수집된 세계 자료를 지도상에서 표현할 수 있도록 2004년 11월부터 2010년 1월까지 국내 16개 시도별 인플루엔자 발생 수를 대상으로 수량적 문자열 데이터의 처리 방법에 관해서 분석하였다. 데이터의 연관성 분석에 따라 데이터의 속성별 연관성을 계산하고 정량화하였으며， 지역별 분포모형과 확산 모형을 구축하였다. 인플루엔자 발생 국가별 발생 분포，국내 지역별 분포 현황 뿐만 아니라，국내 지역별 확산 모형 및 거점 병원 별 등록 회수도 아울러 구현이 되도록 개발되었다. 신종 인플루엔자 H1N1 바이러스 뿐만 아니라，계절 인플루엔자 H1N1, H3N2 HA 유전자를 확 보하여 insect 세포에서 발현，정제，특성연구를 수행하였으며，신종 및 계절 HA 단백질 결정을 확보하여 3차원 구조를 2.7과 2.8 A resolution에서 각각 규명하였다. 신종 묘쇼는 계절 HA 단 백질에 비하여 전이온도가 5-10도 차이가 남으로써 온도 안정성이 낮았으며，세포내 protease에 대한 민감도가 높아 proteolytic cleavage가 쉽게 일어남을 관찰하였다. 바이러스-세포 수용체 반응 특이성 및 상호작용 기작 연구를 위하여 수용체인 MMR, DC-SIGN은 CRD region을 insect cell과 Escherichia 에서 각각 발현시켜서 refolding 후 정 제하였고，MMR은 calcium ion 존재 하에 계절 H1N1 혹은 H3N2 HA와 complex 연구를 수행 하였다.