《Heliyon》：Evolutionary dynamics of the glycoprotein (gp) gene of Zaire Ebolavirus strains and its implications across Africa
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研究人员从美国国家生物技术信息中心GenBank（NCBI GenBank）获取了27条病毒序列，并使用多序列比对快速傅里叶变换（MAFFT）和分子进化遗传学分析（MEGA）程序进行分析。这项研究的目的是检验扎伊尔埃博拉病毒（ZEBOV）菌株中糖蛋白（gp）基
研究人员从美国国家生物技术信息中心GenBank（NCBI GenBank）获取了27条病毒序列，并使用多序列比对快速傅里叶变换（MAFFT）和分子进化遗传学分析（MEGA）程序进行分析。这项研究的目的是检验扎伊尔埃博拉病毒（ZEBOV）菌株中糖蛋白（gp）基因的遗传变异。研究人员鉴定出347个突变，其中在2008、2038、2221、2267和2271位点具有较高的单核苷酸多态性（SNP）频率。位点2221和2038显示出特别高的频率。所有四个区域均显示出核苷酸保守性，gp基因的某些部分相当稳定（382-2522），而其他部分则在快速进化，可能导致病毒被抗体中和。密切相关菌株的核苷酸变化，如Yembelengoye（AY526103.1）和Entsiami（AY526102.1），以及Mayibout（HQ849547.1）和Mvoula（AY526104.1）。这表明病毒群体正在适应不同的地理区域。有必要持续监测病毒进化趋势，将基因组分析扩展到与复制和致病性相关的多种病毒基因，并在全球范围内监测遗传变化。
扎伊尔埃博拉病毒（ZEBOV）是埃博拉病毒属中毒力最强的成员之一，在非洲多次引发埃博拉病毒病（EVD）暴发。1976年，研究人员在刚果民主共和国（DRC）首次发现该病毒；2014-2016年西非疫情导致超过26,800例病例和11,000例死亡，病死率最高可达90%。病毒的糖蛋白（gp）基因负责编码带有糖链的蛋白质，该蛋白是中和抗体的重要靶标，其进化受突变、重组和选择压力共同驱动。由于gp基因具有较高的核苷酸替代率，病毒需要不断适应人类、非人灵长类以及作为自然储存宿主的蝙蝠等多种宿主。这种快速进化给广谱疫苗和防治策略带来巨大挑战。然而，尽管非洲地区疫情频发，ZEBOV gp基因的进化模式及其对不同区域传播动态的影响仍未得到充分研究，这一知识缺口阻碍了有效的疫情防范和应对。为此，研究人员开展本研究，旨在系统分析gp基因的遗传变异，并阐明其进化动态对非洲地区的意义。
研究人员从美国国家生物技术信息中心GenBank（NCBI GenBank）中获取了截至2024年10月可获得的27条ZEBOV gp基因序列，这些序列来自加蓬、刚果民主共和国（DRC）、塞拉利昂等国，时间覆盖1976至2020年，宿主均为人类；以苏丹埃博拉病毒（U23069.1）作为系统发育外群。研究首先使用MAFFT（v7.471）进行多序列比对，随后利用MEGA 10（GTR+G模型）构建最大似然系统发育树，并以1000次自举评估分支支持度；通过分子钟方法估算进化速率。正选择位点通过PAML/CODEML中的M1a与M2a模型比较（似然比检验p<0.05）鉴定，并用HyPhy验证。保守区域分析基于连续核苷酸位点的保守性和纯合度，并使用Mann-Whitney U检验（Bonferroni校正）和Fisher精确检验评估区域间差异及d
N/d
S>1密码子的显著性。整个工作流程用R（4.1.2）和Python（3.8）实现自动化。
结果部分：
3.1 ZEBOV菌株的基因型特征与地理分布：对27条非洲ZEBOV序列的基因型谱分析显示，gp基因存在显著遗传多样性，出现不同的系统发育群、特定位置的保守性以及多种核苷酸改变，这些发现提示病毒传播的潜在影响。
3.2 ZEBOV菌株的序列信息与多样性指标：序列信息分析显示，总比对列数为21,150，共鉴定出347个突变、16个单倍型、278个分离位点；单核苷酸多态性（SNP）频率为0.04737，杂合度为0.7475，核苷酸多样性为0.7241，单倍型多样性为0.874。这些高多样性指标表明非洲ZEBOV菌株间存在显著遗传变异。
3.3 gp基因的核苷酸变异：通过统计各位置的核苷酸变化，发现高突变频率位点包括2008（G>T，40.7%）、2221（G>C，37.0%）、2038（T>A，37.0%）、2267（G>C，37.0%）和2271（A>G，37.0%）；而2287（T>C）仅占3.7%。这说明gp基因不同区域承受的进化压力不均等。
3.4 进化关系：系统发育分析揭示了与不同地理区域和暴发时期对应的遗传聚类，展现出病毒的进化分歧和变异株的地理分布，反映了该病毒在中非和西非的复杂进化史与传播路径。
3.5 地理单倍型分布图谱：地理图谱显示，非洲选定区域的ZEBOV遗传变异以中非（DRC、加蓬）最高，以彩色饼图表示关键菌株的单倍型构成；塞拉利昂也贡献了独特谱系。
3.6 功能基因序列：该部分在原文中未提供具体分析内容，但后续保守区与正选择分析涉及与病毒功能相关的序列特征。
3.7 核苷酸序列区块：四个保守区域（Region 1-4）呈现不同的序列模块和重复基序。区域1-3富含腺嘌呤（A）和胞嘧啶（C）的重复基序，如连续的腺嘌呤残基以及AAC、ACA、AAG重复模式；区域4则显示出更高的序列复杂性，较少的同聚物延伸和多种不同的核苷酸基序。这些序列差异被用于评估保守性、核苷酸多样性及其潜在生物学意义。
在讨论部分，研究人员将27条序列的分析结果与既往研究对比。共鉴定出278个分离位点和16个单倍型，与先前报道的单倍型数量相近，表明病毒在疫情地点变化中仍能维持遗传多样性。347个突变符合RNA病毒高突变率的特征，也与2013-2016年西非疫情期间的研究一致。SNP频率（0.04737）和杂合度（0.7475）略低于先前报告，可能反映了地理和样本量差异；核苷酸多样性（0.7241）与其他埃博拉病毒种群相似，说明遗传多样性在不同疫情中相对稳定。高单倍型多样性（0.874）表明病毒在中非和西非具有广泛的遗传变异性，这对其适应性至关重要。保守区域（382-2522）的保守水平在0.483至0.496之间，纯合度（核苷酸保守性）为0.795至0.842，表明这些区域受到强进化压力，尤其是编码核蛋白（NP）和糖蛋白（gp）的区域与病毒复制和宿主互作密切相关。系统发育树中，苏丹埃博拉病毒（U23069.1）早分支，而2014-2016年西非疫情的ZEBOV菌株聚在一起；Mbandaka、Mendemba B和Mayibout等菌株揭示了病毒在中非的传播及后续多样化。地理分布表明，DRC是埃博拉暴发的中心热点，加蓬是次要热点，而塞拉利昂在2014年西非疫情中也贡献了独特谱系。正选择位点如2221和2038的高频突变可能帮助病毒逃逸宿主免疫，而低突变位点（如2287）则提示某些区域受到功能约束。
研究结论：对ZEBOV菌株的遗传分析凸显了其适应环境和宿主防御的能力。观察到的核苷酸多样性和单倍型多样性（尤其是中非地区）反映了病毒的韧性和适应性。这些发现对于制定有效的疫情管理和治疗方案至关重要，确保公共卫生应对措施考虑到病毒的持续进化特性。为改善中非和西非的埃博拉疫情管理，有必要优先监测频繁暴发地区的埃博拉病毒（EBOV）遗传进化（特别是gp基因），并根据当前的遗传数据投资于最新的诊断和治疗方案。
