Immunomforschung
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Abstrakt

Genotypisierung von Mumpsviren anhand des SH-Gens: Entwicklung eines Servers unter Verwendung alignierungsfreier und alignierungsbasierter Methoden

Pandurang S. Kolekar, Mohan M. Kale, Urmila Kulkarni-Kale

Hintergrund:
Mumps ist eine akute, ansteckende Kinderkrankheit, die durch das Mumpsvirus (MuV) verursacht wird, das zur Gattung Rubulavirus in der Familie Paramyxoviridae gehört. Auf Grundlage der genetischen Variabilität kleiner hydrophober (SH) Gene wurden MuVs gegenwärtig in zwölf bestätigte Genotypen, die als AL bezeichnet werden, und einen vorgeschlagenen Genotyp, M, unterteilt. Trotz erfolgreicher Impfprogramme wurde beobachtet, dass einige Genotypen in der geimpften Bevölkerung gleichzeitig zirkulieren. Darüber hinaus wurde von einem fehlenden Kreuzschutz zwischen verschiedenen Genotypen berichtet, weshalb die WHO im Rahmen der epidemiologischen Überwachung eine Genotypisierung von MuV empfiehlt. Gegenwärtig wird die Genotypisierung mittels molekularer Phylogeneseanalyse (MPA) von SH-Genen durchgeführt, und für MuV steht kein Genotypisierungsserver zur Verfügung. Die vorliegende Studie beschreibt die Entwicklung eines Genotypisierungsservers hierfür, der drei unabhängige Methoden anwendet. Der Server verwendet zwei konventionelle Methoden, nämlich BLAST, MPA und eine neue, intern entwickelte Methode auf Basis der Return Time Distribution (RTD).
Ergebnisse:
Ein Server zur Genotypisierung des Mumpsvirus wurde entwickelt und unter http://bioinfo.net.in/muv/homepage.html bereitgestellt. Die RTD-basierte, ausrichtungsfreie Methode wurde ursprünglich für MPA entwickelt und wird erstmals zur Genotypisierung von MuV angewendet. Sie weist eine Genauigkeit von 98,95 % auf, wenn sie mit der Leave-One-Out-Kreuzvalidierungsmethode an Referenz- und Testdatensätzen gemessen wird. Zusätzlich zu RTD implementiert der Server auch BLAST und MPA zur Genotypisierung von MuV. Wie die Konsensvorhersagen zeigen, erwiesen sich alle drei Methoden als äußerst zuverlässig.
Schlussfolgerungen:
Ein Server zur Genotypisierung von MuV, der sequenzbasierte bioinformatische Ansätze implementiert, wurde entwickelt und unter Verwendung von SH-Gensequenzen bekannter Genotypen validiert. Dieser Server wird für die epidemiologische Überwachung und zur Überwachung der Verbreitung von MuV-Genotypen innerhalb und zwischen geografischen Gebieten von Nutzen sein. Dies wird auch phylodynamische Studien von Mumpsviren erleichtern.