Молекулярная эволюция и эпидемиология полиовирусов на примере двух популяций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.06, кандидат биологических наук Гаврилин, Евгений Викторович

• Гаврилин, Евгений Викторович
• кандидат биологических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Гаврилин, Евгений Викторович

Список используемых сокращений.

Введение.

Цели работы.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Характеристика полиовируса и организация его генома.

1.1.1. 5'-нетранслируемая область.

1.1.2. Кодирующая часть генома. Протеолиз и репликация вируса.

1.1.3. З'-нетранслируемая область.

1.2. Молекулярная эволюция РНК-вирусов.

1.2.1. Основные понятия и механизмы молекулярной эволюции вирусов

1.2.2. Методы эволюционного анализа нуклеотидных последовательностей.

1.2.2.1. Методы, основанные на матрице расстояний.

1.2.2.2. Методы, основанные на первичных данных.

1.2.2.3. Методы оценки статистической достоверности топологий получаемых дендрограмм.

1.3. Молекулярная эпидемиология полиомиелита.

1.3.1. Методы молекулярной эпидемиологии.

1.3.2. Географическое распределение полиовирусов и особенности их циркуляции.

1.3.2.1. Генотипы полиовирусов. Одновременная циркуляция разных генотипов.

1.3.2.2. Занос (импорт) генотипов в другие географические регионы.

1.4. Вакцинно-ассоциированный полиомиелит.

1.5. Общая вариабельная иммунная недостаточность (ОВИН).

Глава 2. Материалы и методы.

2.1. Описание диких штаммов полиовируса.

2.2. Описание штаммов, выделенных от больного иммунодефицитом.

2.3. Нуклеотидные последовательности. GeneBank коды.

2.4. Выделение и типирование вирусов.

2.5. Выделение тотальной РНК.

2.6. Праймеры.

2.7. Обратная транскрипция.

2.8. Амплификация фрагментов вирусного генома методом ПЦР и подготовка ДНК-матрицы к секвенированию.

2.9. Электрофорез.

2.10. Секвенирование ДНК.

2.10.1. Получение радиоактивно-меченных олигодезоксинуклеотидов.

2.10.2. Получение флюоресцентно-меченных олигодезоксинуклеотидов.

2.10.3. Разделение олигодезоксинуклеотидов.

2.11. Компьютерный анализ полученных нуклеотидных последовательностей.

2.11.1. Построение дендрограмм последовательностей.

2.11.2. Регрессионный анализ.

2.11.3. Анализ вторичной структуры РНК.

2.11.4. Анализ мутаций в синонимических и несинонимических сайтах.

2.11.5. Статистический анализ редких кодонов.

Глава 3. Результаты.

3.1. Общая характеристика двух полиовирусных популяций.

3.2. Характер фиксации мутаций.

3.3. Ход эволюции в двух полиовирусных популяциях.

3.4. Неравномерность скоростей фиксации мутаций в эволюции разных участков вирусного генома.

3.5. Неравномерность использования синонимичных кодонов.

3.6. РНК-структура и неравномерность темпов эволюции на разных участках вирусного генома.

3.7. Неравномерность хода молекулярных часов.

Глава 4. Обсуждение результатов.

4.1. Основные механизмы эволюции полиовирусной популяции.

4.2. Неравномерные скорости эволюции разных участков генома и разных вирусных геномов.

4.3. Нарушения хода молекулярных часов.

4.4. Гипотетический сценарий вирусной эволюции в иммунодефицитном хозяине.

4.5. Модель эволюции полиовируса и эпидемиология.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Молекулярная эволюция и эпидемиология полиовирусов на примере двух популяций»

К настоящему времени установлено, что темпы эволюции вирусной РНК достаточно высоки (Gojobori et al., 1990; Ito et al., 1991). Изучение внутренней структуры популяций вирусов выявило тот факт, что любая популяция представляет собой сложное распределение различных геномных вариантов (Domingo et al., 1985, 1998). Нуклеотидные последовательности генома не являются строго консервативными, а варьируют в пределах популяции, составляя некую консенсусную последовательность. Однако механизмы, вызывающие такую гетерогенность, до сих пор точно не охарактеризованы. При сравнительном анализе нуклеотидных последовательностей отмечаются участки с большим числом замен, чередующиеся с относительно консервативными районами. Так, отмечена большая вариабельность участка нуклеотидной последовательности, соответствующего антигенным сайтам полиовирусного белка VP1 (Kinnunen et al., 1990). В то же время, в нуклеотидном выравнивании этого участка вирусов одного серотипа, отмечаются регионы, практически не затрагиваемые мутациями. Анализ динамики накопления мутаций необходим для понимания механизмов, отвечающих за изменчивость полиовируса in vivo.

Эволюционные исследования ДНК-организмов, а позднее, и РНК-вирусов показали, что большинство фиксирующихся мутаций не проявляются фенотипически, и, следовательно, являются нейтральными (Gojobori et al., 1990). Предполагается, что накопление таких нейтральных мутаций происходит линейно со временем и что среди мутаций должны преобладать т.н. синонимичные - т.е. мутации, не меняющие кодируемую аминокислоту. Еще в 1965 г. Zukerkandl и Pauling (1965) предложили т.н. теорию «молекулярных часов». Она предполагает существование вселенских часов», ход которых выражается в постоянном числе зафиксированных мутаций на единицу времени. В последние годы получена масса данных, свидетельствующих о нейтральном характере накопления замен, в том числе и в геномах пикорнавирусов (Gojobory et al., 1990; Takeda et al., 1994; Zhang et al., 1999). Однако, ряд исследований выявил факты, не укладывающиеся в рамки теории нейтральной эволюции. В частности, при анализе изменчивости одного из белков вируса ящура было выявлено преобладание несинонимичных замен над синонимичными (Martin et al., 1998). Кроме того, было также отмечено нарушение принципа линейности в накоплении нуклеотидных замен.

Следует отметить, что, несмотря на большое количество полиовирусных нуклеотидных последовательностей, депонированных в генетические банки, эволюционные исследования полиовирусов, как правило, сводились лишь к частным задачам практической эпидемиологии - выявлению связей между вспышками, идентификации источника при заносе вируса и т.д. Кроме того, имеющиеся в банках последовательности, как правило, не позволяли сформировать репрезентативную выборку вирусов, генетически связанных между собой по типу «предок-потомок».

Помимо изучения закономерностей эволюции полиовирусов, формирование такого рода выборок протяженных последовательностей важно для повышения достоверности молекулярно-эпидемиологических исследований, т.к. анализ коротких последовательностей не всегда оказывается информативным. Анализ вариабельности полиовирусов на разных (протяженных) участках вирусного генома необходим для уточнения критерия родственности, принятого в молекулярной эпидемиологии полиовирусов (см. ниже).

Изучение вирусных вариантов, выделенных от больного иммунодефицитом, помимо возможности получить достоверную эволюционную ветвь, ценно и в практическом смысле в рамках глобальной программы Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) по искоренению полиомиелита. Известно, что в кишечнике иммунокомпетентных лиц вакцинный полиовирус размножается в течение 1-2 месяцев, после чего его выделение заканчивается. В то же время, по имеющимся в литературе данным, в кишечнике лиц с дефектами иммунной системы репродукция вакцинного полиовируса может продолжаться в течение нескольких лет (Kew et al., 1998). Хотя доля таких людей в человеческой популяции невелика, нельзя исключить, что на базе иммуно дефицитных лиц может сформироваться стойкий резервуар дериватов вакцинного полиовируса. После прекращения прививок и накопления прослойки неиммунных лиц возможно распространение этих вирусов в популяции человека. Выявление особенностей изменчивости полиовируса в организме со сниженным или отсутствующим иммунным ответом может позволить скорректировать стратегию ВОЗ по искоренению полиомиелитной инфекции.

В настоящей работе охарактеризованы закономерности фиксации мутаций в двух полиовирусных популяциях, представленных дикими полиовирусами, изолированными в ходе вспышек полиомиелита, и вакцинно-родственными вирусами, выделенными от больного иммунодефицитом.

Цели работы

В настоящей работе ставились следующие цели: 1) оценить скорость и закономерности фиксации мутаций в двух полиовирусных популяциях; 2) провести анализ замен на разных участках генома с целью детализации закономерностей фиксации мутаций; 3) охарактеризовать особенности изменчивости вакцинных штаммов, выделенных от больного первичным иммунодефицитом; 4) провести филогенетический анализ диких полиовирусов типа 1 с использованием протяженных нуклеотидных последовательностей.

Заключение диссертации по теме «Вирусология», Гаврилин, Евгений Викторович

Выводы

1. В двух популяциях полиовирусов, представляющих собой а) эволюционную ветвь диких штаммов Т-геотипа, изолированных в ходе вспышек полиомиелита на территории бывшего СССР, и б) производные штамма Сэбина, выделенные от иммунодефицитного пациента, определены нуклеотидные последовательности, соответствующие вирусным белкам VP1, 2А, 2В и частично 2С. Для 9 вирусов также определены последовательности, кодирующие С-конец белка 3D.

2. Выявлен преимущественно линейный характер фиксации мутаций. На исследуемых участках генома синонимичные замены существенно преобладают над несинонимичными. Эти особенности фиксации мутаций говорят о ведущей роли нейтральных механизмов в эволюции полиовируса.

3. Несмотря на существенный вклад нейтральной эволюции, отмечены периоды неравномерного хода «молекулярных часов» и выявлена разная скорость фиксации синонимичных мутаций на разных участках генома. Эти отклонения могут свидетельствовать об адаптивном характере фиксации синонимичных мутаций.

4. Выявлена аномальная консервация редко используемых кодонов на участке VP1. Высказано предположение о роли этих кодонов в качестве «трансляционных пауз» при котрансляционном фолдинге вирусного полипротеина. Хотя консервация редких кодонов может влиять на скорость эволюции, это влияние слишком мало, чтобы объяснить разницу скоростей фиксации мутаций на разных участках РНК.

5. В связи с неравномерностью скоростей эволюции разных сегментов генома топология дендрограмм, отражающих родство вирусных штаммов, зависит от выбора участка РНК, используемого для филогенетического анализа.

6. Анализ протяженных нуклеотидных последовательностей диких штаммов полиовируса, выделенных на территории бывшего СССР в 1985-1995 гг, подтвердил ранее полученные данные об их эволюционных взаимоотношениях.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Гаврилин, Евгений Викторович, 2000 год

1. Ворошилова МЕС. Иммунология, эпидемиология и профилактика полиомиелита и сходных с ним заболеваний. М., Медицина 1966

2. Крашенинников ИА, Комар АА, Аджубей ИА. Частоты использования кодонов в мРНК и кодирование доменной структуры белка. Докл Акад Наук СССР 1989;305:1006-12

3. Кутитова ОК, Липская ПО, Маслова СВ, Агол ВИ. Выделение рекомбинантов между вакцинными штаммами полиовируса от больных полиомиелитом. Молек. генетика, микробиология и вирусология 1989; 11:14-21

4. Adzhubei АА, Adzhubei IA, Krasheninnikov IA, Neidle S. Non-random usage of 'degenerate' codons is related to protein three-dimensional structure. FEBS Lett 1996; 399:78-82

5. Agol VI. The 5'-untranslated region of picornaviral genomes. Adv Virus Res 1991;40:103-80

6. Aldabe R, Barco A, Carrasco L. Membrane permeabilization by poliovirus proteins 2B and 2BC. J Biol Chem 1996; 271:23134-7

7. Andino R, Rieckhof GE, Baltimore D. A functional ribonucleoprotein complex forms around the 5' end of poliovirus RNA. Cell 1990; 63:369-80

8. Andino R, Rieckhof GE, Achacoso PL, Baltimore D. Poliovirus RNA synthesis utilizes an RNP complex formed around the 5'-end of viral RNA. EMBO J 1993; 12:3587-98

9. Argos P, Kamer G, Nicklin MJ, Wimmer E Similarity in gene organization and homology between proteins of animal picornaviruses and a plant comovirus suggest common ancestry of these virus families. Nucleic Acids Res 1984; 12:7251-67

10. Arora R, Priano C, Jacobson AB, Mills DR. Cis-acting elements within an RNA coliphage genome: fold as you please, but fold you must!! J Mol Biol 1996; 258:433-46

11. Assaad F, Cockburn WC. The relation between acute persisting spinal paralysis and poliomyelitis vaccine result of a ten year enquiry. Bulletin of a World Health Organization. 1982; 60:231-42

12. Balanant J, Guillot S, Candrea A, Delpeyroux F, Crainic R. The natural genomic variability of poliovirus analyzed by a restriction fragment length polymorphism assay. Virology 1991; 184:645-54

13. Bellmunt A, May G, Zell R, Pring-Akerblom P, Verhagen W, Heim A. Evolution of poliovirus type 1 during 5.5 years of prolonged enteral replication in an immunodeficient patient Virology 1999; 265:178-84

14. Bijkerk H. Poliomyelitis epidemic in The Netherlands. Dev. Biol. Stand. 1978; 43:195-206

15. Bottiger M, Herrstrom E. Isolation of polioviruses from sewage and their characteristics: experience over two decades in Sweden. Scand J Infect Dis 1992; 24:151-5

16. Bouchard MJ, Lam DH, Racaniello VR. Determinants of attenuation and temperature sensitivity in the type 1 poliovirus Sabin vaccine. J Virol 1995; 69:4972-8

17. Cammack N, Phillips A Dunn G, Patel V, Minor PD. Intertypic genomic rearrangements of poliovirus strains in vaccinees. Virology 1988; 167:507-14

18. Cavalli-Sforza LL, Edwards AW. Phylogenetic analysis. Models and estimation procedures. Am J Hum Genet 1967; 19:233

19. Chao L. Fitness of RNA virus decreased by Muller's ratchet. Nature 1990; 348:454-5

20. Chao L. Evolution of sex and the molecular clock in RNA viruses. Gene 1997; 205:301-8

21. Cho MW, Teterina N, Egger D, Bienz K, Ehrenfeld E. Membrane rearrangement and vesicle induction by recombinant polio virus 2C and 2BC in human cells. Virology 1994; 202:129-45

22. Chumakov KM, Norwood LP, Parker ML, Dragunsky EM, Ran YX, Levenbook IS. RNA sequence variants in live poliovirus vaccine and their relation to neurovirulence. J Virol 1992; 66:966-70

23. Clarke DK, Duarte EA, Moya A, Elena SF, Domingo E, Holland J. Genetic bottlenecks and population passages cause profound fitness differences in RNA viruses. J Virol 1993; 67:222-8

24. De L, Yang CF, Da Silva E, Boshell J, Caceres P, Gomez JR, Pallansch M, Kew O. Genotype-specific RNA probes for direct identification of wild polioviruses by blot hybridization. J Clin Microbiol 1997; 35:2834-40

25. Doedens JR, Kirkegaard K. Inhibition of cellular protein secretion by poliovirus proteins 2B and ЗА. EMBO J 1995; 14:894-907

26. Domingo E, Holland J. RNA virus mutations and fitness for survival. Annu Rev Microbiol 1997; 51:151-78

27. Domingo E, Escarmis C, Sevilla N, Baranowski E. Population dynamics in the evolution of RNA viruses. Adv Exp Med Biol 1998; 440:721-7

28. Domingo E, Escarmis C, Menendez-Arias J, Holland JJ. Viral quasispecies and fitness variations. In E. Domingo, R. Webster, and J. J. Holland (ed.), Origin and Evolution of Viruses. Acad. Press, San Diego. 1999; 141-61

29. Drake JW, Holland JJ. Mutation rates among RNA viruses. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96:13910-3

30. Drebot MA, Mulders MN, Campbell JJ, Kew OM, Fonseca K, Strong D, Lee S. Molecular detection of an importation of type 3 wild poliovirus into Canada from the Netherlands in 1993. Appl Env Microbiol 1997; 63:519-23

31. Duarte E, Clarke D, Moya A, Domingo E, Holland JJ. Rapid fitness losses in mammalian RNA virus clones due to Muller's ratchet. Proc Natl Acad Sci USA 1992; 89: 6015-60

32. Duarte E, Novella IS, Ledesma S, Clarke DK, Moya A, Elena SF, Domingo E, Holland JJ. Subclonal components of consensus fitness in an RNA virus clone. J Virol 1994; 68:4295-301

33. Dunn G, Begg NT, Cammack N, Minor P. Virus excretion and mutation by infants following primary vaccination with live oral poliovaccine from two sources. J Med Virol 1990; 32:92-5

34. Echeverri AC, Dasgupta A. Amino terminal regions of poliovirus 2C protein mediate membrane binding. Virology 1995; 208:540-53

35. Eck RV, Dayhoff MO. Atlas of Protein Sequence and Structure. Natl Biomed Res Found. Silver Spring MD 1966

36. Ehrenfeld E. Initiation of translation by picornavirus RNAs. In Translational Control Hershey JWB, Matthews MB, Sonenberg N, Eds. Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York 1996; 549-74

37. Eisenberg D, Schwarz E, Komaromy M, Wall R. Analysis of membrane and surface protein sequences with the hydrophobic moment plot. J Mol Biol 1984; 179:125-42

38. Elena SF, Gonzalez-Candelas F, Moya A. Does the VP1 gene of foot-and-mouth disease virus behave as a molecular clock? J Mol Evol 1992; 35:223-9

39. Escarmis C, Davila M, Charpentier N, Bracho A, Moya A, Domingo E. Genetic lesions associated with Muller's ratchet in an RNA virus. J Mol Biol 1996; 264:255-67

40. Escarmis С, Davila M, Domingo E. Multiple molecular pathways for fitness recovery of an RNA virus debilitated by operation of Muller's ratchet. J Mol Biol 1999; 285:495-505

41. Evans DM, Dunn G, Minor PD, Schild GC, Cann AJ, Stanway G, Almond JW, Currey K, Maizel JV Jr. Increased neurovirulence associated with a single nucleotide change in a noncoding region of the Sabin type 3 poliovaccine genome. Nature 1985; 314: 548-50

42. Felsenstein J. Confidence limits on phylogenies: An approach using the bootstrap. Evolution 1985; 39: 783-91

43. Felsenstein J. PHYLIP: Phylogeny Inference Package (Univ. of Washington, Seattle). Version3.52c. 1993

44. Fernandez-Cuartero B, Burgyan J, Aranda MA, Salanki K, Moriones E, Garcia-Arenal F. Increase in the relative fitness of a plant virus RNA associated with its recombinant nature. Virology 1994; 203:373-7

45. Fiore L, Pierangeli A, Lombardi F, Santoro R, Crainic R, Venuti A, Perez-Bercoff R. Antigenic and biochemical characterization of poliovirus type 2 isolated from two cases of paralytic disease. Intervirology 1987; 27:196-204

46. Friedrich F. Genomic modifications in Sabin vaccine strains isolated from vaccination-associated cases, healthy contacts and healthy vaccinees. Acta Virol 1996; 40:157-70

47. Furione M, Guillot S, Otelea D, Balanant J, Candrea A, Crainic R. PoUoviruses with natural recombinant genomes isolated from vaccine-associated paralytic poliomyelitis. Virology 1993; 196:199-208

48. Georgescu MM, Balanant J, Ozden S, Crainic R. Random selection: a model for poliovirus infection of the central nervous system. J Gen Virol 1997; 78:1819-28

49. Gmyl AP, Pilipenko EV, Maslova SV, Belov GA, Agol VI. Functional and Genetic Plasticities of the Poliovirus Genome: Quasi-Infectious

50. RNAs Modified in the 5'-Untranslated Region Yield a Variety of Pseudorevertants. J Virol 1993; 67:6309-16

51. Gojobori T, Moriyama EN, Kimura M. Molecular clock of viral evolution, and the neutral theory. Proc Natl Acad Sci USA 1990; 87:10015-8

52. Goodfellow I, Chaudhry Y, Richardson A, Meredith J, Almond JW, Barclay W, Evans DJ Identification of a cis-acting replication element within the poliovirus coding region. J Virol 2000; 74:4590-600

53. Gorbalenya AE, Snijder EJ. Viral cysteine proteinases. Perspectives in Drug Discovery and Design, 1996; 6:63-86

54. Hahn CS, Lustig S, Strauss EG, Strauss JH. Western equine encephalitis virus is a recombinant virus. Proc Natl Acad Sci U S A 1988; 85:5997-6001

55. Hansen JL, Long AM, Schultz SC. Structure of the RNA-dependent RNA polymerase of poliovirus. Structure 1997; 5:1109-22

56. Hasegawa M, Kishino H, Yano K. Dating of the human-apesplitting by a molecular clock of mitochondrial DNA. J Mol Evol 1985; 22:160-74

57. Hogle JM, Chow M, Filman DJ. Three-dimensional structure of poliovirus at 2.9 A resolution. Science 1985; 229:1358-65

58. Holland JJ, De La Torre JC, Steinhauer DA. RNA Virus Populations as Quasispecies. Curr Top Micr Imm 1992; 176

59. Huovilainen A Mulders MN, Agboatwalla M, Poyry T, Stenvik M, Hovi T Genetic divergence of poliovirus strains isolated in the Karachi region of Pakistan. J Gen Virol 1995; 76:3079-88

60. Imazeki F, Omata M, Ohto M. Heterogeneity and evolution rates of delta virus RNA sequences. J Virol 1990; 64:5594-9

61. Ito T, Gorman O, Kawaoka Y, Bean W, Webster R. G. Evolutionary analysis of the influenza A virus M gene with comparison of the Ml and M2 proteins. J Virol 1991;65:5491-8

62. Jackson RJ. A comparative view of initiation site selection mechanisms. In Translational Control. Hershey JWB, Matthews MB, Sonenberg N. Eds. Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York. 1996; 71-112

63. Jacobson SJ, Konings DA Sarnow P. Biochemical and genetic evidence for a pseudoknot structure at the 3' terminus of the poliovirus RNA genome and its role in viral RNA amplification. J Virol 1993; 67:2961-71

64. Jaeger J A, Turner DH, Zuker M. Improved predictions of secondary structures for RNA. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1989; 86:7706-10

65. Jang SK, Pestova TV, Hellen CU, Witherell GW, Wimmer E. Cap-independent translation of picornavirus RNAs: structure and function of the internal ribosomal entry site. Enzyme 1990; 44:292-309

66. Kawamura N, Kohara M, Abe S, Komatsu T, Tago K, Arita M, Nomoto A. Determinants in the 5' noncoding region of poliovirus Sabin 1 RNA that influence the attenuation phenotype. J Virol 1989; 63:1302-9

67. Kew OM, Nottay BK, Hatch MH, Nakano JH, Obijeski IF. Multiple genetic changes can occur in the oral poliovaccines upon replication in humans. J Gen Virol 1981; 56:337-47

68. Kew OM, Mulders MN, Lipskaya GYu, da Silva EE, Pallansch MA. Molecular epidemiology of polioviruses. Sem Virol 1995; 6:401-14

69. Kew OM, Sutter RW, Nottay BK, McDonough MJ, Prevots DR, Quick L, Pallansch MA. Prolonged repUcation of a type 1 vaccine-derived poliovirus in an immunodeficient patient. J Clin Microbiol 1998; 36:2893-9

70. Kimura M. A simple method for estimating evolutionary rates of base substitutions through comparative studies of nucleotide sequences. J Mol Evol 1980; 16:111-20

71. Kimura M. The Neutral Theory of Molecular Evolution. Cambridge University Press, Cambridge. 1983

72. Kinnunen L, Huovilainen A, T Poyry, Hovi T. Rapid molecular evolution of wild type 3 poliovirus during infection in individual hosts. J Gen Virol 1990; 71:31724

73. Kinnunen L, Poyry T, Hovi T. Genetic diversity and rapid evolution of poliovirus in human hosts. Curr Top Microbiol Immunol 1992; 176:49-61

74. Kitamura N, Semler BL, Rothberg PG, Larsen GR, Adler CJ, Dorner AJ, Emini EA, Hanecak R, Lee JJ, van der Werf S, Anderson CW, Wimmer E. Primary structure, gene organization and polypeptide expression of poliovirus RNA. Nature 1981;291:547-53

75. Kolb VA, Makeyev EV, Spirin AS. Folding of firefly luciferase during translation in a cell-free system. EMBO J 1994; 13:3631-7

76. Kolb VA, Makeyev EV, Kommer A, Spirin AS. Cotranslational folding of proteins. Biochem Cell Biol 1995; 73 :1217-20

77. Rwok S, Shinsky JJ. Amplification PCR Technology, Principles and Applications for DNA. Ed. H.A. Erlich. New York 1989; 235-44

78. Lawson MA, Semler BL. Alternate poliovirus nonstructural protein processing cascades generated by primary sites of 3C proteinase cleavage. Virology 1992; 191:309-20

79. Li WH, Luo CC, Wu C. Molecular Evolutionary Genetics. Maclntyre RJ. Ed. Plenum N.Y.1985a

80. Li WH, Wu CI, Luo CC. A new method for estimating synonymous and nonsynonymous rates of nucleotide substitution considering the relative likelihood of nucleotide and codon changes. Mol Biol Evol 1985b; 2:150-74

81. Lipskaya GY, Muzychenko AR, Kutitova OK, Maslova SV, Equestre M, Drozdov SG, BercofFRP, Agol VI. Frequent isolation of intertypic poliovirus recombinants with serotype 2 specificity from vaccine-associated polio cases. J Med Virol 1991;35:290-6

82. Lobert PE, Escriou N, Ruelle J, Michiels T. A coding RNA sequence acts as a replication signal in cardioviruses. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96:11560-5

83. Macadam AJ, Pollard SR, Ferguson G, Dunn G, Skuce R, Almond JW, Minor PD. The 5' noncoding region of the type 2 poliovirus vaccine strain contains determinants of attenuation and temperature sensitivity. Virology 1991; 181:451-8

84. Macadam AJ, Pollard SR, Ferguson G, Skuce R, Wood D, Almond JW, Minor PD. Genetic basis of attenuation of the Sabin type 2 vaccine strain of poliovirus in primates. Virology 1993; 192:18-26

85. Malcolm В A. The picornaviral 3C proteinases: cysteine nucleophiles in serine proteinase folds. Protein Sci 1995; 4:1439-45

86. Martin J, Dunn G, Hull R, Patel V, Minor P. Evolution of the Sabin strain of type 3 poliovirus in an immunodefficient patient during the entire 637-day period of virus excretion. J Virol 2000; 74:3001-10

87. Martin MJ, Nunez JI, Sobrino F, Dopazo J. A procedure for detecting selection in highly variable viral genomes: evidence of positive selection in antigenic regions of capsid protein VP1 of foot-and-mouth disease virus. J Virol Methods 1998; 74:215-21

88. Martinez MA, Pezo V, Marliere P, Wain-Hobson S. Exploring the functional robustness of an enzyme by in vitro evolution. EMBO J 1996; 15:1203-10

89. McGoldrick A, Macadam AJ, Dunn G, Rowe A, Burlison J, Minor PD, Meredith J, Evans DJ, Almond JW. Role of mutations G-480 and C-6203 in the attenuation phenotype of Sabin type 1 poliovirus. J Virol 1995; 69:7601-5

90. McKnight KL, Lemon SM. Capsid coding sequence is required for efficient replication of human rhinovirus 14 RNA. J Virol 1996; 70:1941-52

91. Meerovitch K, Pelletier J, Sonenberg N A cellular protein that binds to the 5'-noncoding region of poliovirus RNA: implications for internal translation initiation. Genes Dev 1989; 3:1026-34

92. Meerovitch K, Svitkin YV, Lee HS, Lejbkowicz F, Kenan DJ, Chan EK, Agol VI, Keene JD, Sonenberg N. La autoantigen enhances and corrects aberrant translation of poliovirus RNA in reticulocyte lysate. J Virol 1993;67:3798-807

93. Melnick JL, Rennick V. Infectivity titers of enterovirus as found in human stools. J Med Virol 1980; 5:205-20

94. Melnick JL. Enteroviruses: polioviruses, coxsackieviruses, echoviruses, and newer enteroviruses. In Field BN, Knipe DM, Howley PM. Eds. Fields Virology, 3rd Ed. Lippinkot-Raven, Philadelphia. 1996

95. Minor PD, John A, Ferguson M, Icenogle JP. Antigenic and molecular evolution of the vaccine strain of type 3 poliovirus during the period of excretion by a primary vaccinee. J Gen Virol 1986; 67:693-706

96. Minor PD, Dunn G. The effect of sequences in the 5' non-coding region on the replication of polioviruses in the human gut. J Gen Virol 1988; 69:1091-6

97. Minor PD The molecular biology of poliovaccines. J Gen Virol 1992; 73:3065-77

98. Miralles R, Gerrish PJ, Moya A, Elena SF. Clonal interference and the evolution of RNA viruses. Science 1999; 285:1745-7

99. Mirzayan C, Wimmer E. Genetic analysis of an NTP-binding motif in poliovirus polypeptide 2C. Virology 1992; 189:547-55

100. Mulders MN, Lipskaya GYu, van der Avoort HGAM, Koopmans MPG, Kew OM, van Loon AM. Molecular epidemiology of wild poliovirus type 1 in Europe, the Middle East and the Indian Subcontinent. J Infect Dis 1995; 171:1399-405

101. Murdin AD, Lu HH, Murray MG, Wimmer E. Poliovirus antigenic hybrids simultaneously expressing antigenic determinants from all three serotypes. J Gen Virol 1992; 73:607-11

102. Nathanson N, Martin JR. The epidemiology of poliomyelitis: enigmas, surrounding its appearance, epidemicity, and disappearance. Am J Epidemiol 1979;110:672-92

103. Nei M, Taj'ima F, Tateno Y. Accuracy of estimated phylogenetic trees from molecular data. II. Gene frequency data. J Mol Evol 1983; 19: 153-70

104. Nei M, Gojobori Т. Simple methods for estimating the numbers of synonymous and nonsynonymous nucleotide substitutions. Mol Biol Evol 1986; 3:418-26

105. Nkowane BM, Wassilak SGF, Orenstein WA, Bart KJ, Schonberger LB, Hinman AR, Kew OM. Vaccine-associated paralytic poliomyelitis. J Am Med Assoc 1987; 257:1335-40

106. Nomoto A, Omata T, Toyoda H, Kuge S, Horie H, Kataoka Y, Genba Y, Nakano Y, Imura N. Complete nucleotide sequence of the attenuated poliovirus Sabin 1 strain genome. Proc Natl Acad Sci U S A 1982; 79:5793-7

107. Nottay BK, Kew OM, Hatch MH, Heyward JT, Obijeski JF. Molecular variation of type 1 vaccine-related and wild poliovirus during replication in humans. Virology 1981; 108:405-23

108. Novella IS, Duarte EA, Elena SF, Moya A, Domingo E, Holland J J. Exponential increases of RNA virus fitness during large population transmissions. Proc Natl Acad Sci USA 1995a; 92:5841-4

109. Novella IS, Elena SF, Moya A, Domingo E, Holland JJ. Size of genetic bottlenecks leading to virus fitness loss is determined by mean initial population fitness. J Virol 1995b; 69:2869-72

110. Novella IS, Quer J, Domingo E, Holland JJ. Exponential fitness gains of RNA virus populations are limited by bottleneck effects. J Virol 1999; 73:1668-71

111. Omata T, Kohara M, Kuge S, Komatsu T, Abe S, Semler BL, Kameda A, Itoh H, Arita M, Wimmer E, Nomoto A. Genetic analysis of the attenuation phenotype of poliovirus type 1. J Virol 1986; 58:348-58

112. Oresic M, Shalloway D. Specific correlations between relative synonymous codon usage and protein secondary structure. J Mol Biol 1998; 281:31-48

113. Page GS, Mosser AG, Hogle JM, Filman DJ, Rueckert RR, Chow M. Three-dimensional structure of poliovirus serotype 1 neutralizing determinants. J Virol 1988; 62:1781-94

114. Palmenberg AC, Sgro JY. Topological organization of picornaviral genomes: stastitical prediction of RNA structural signals. Semin Virol 1997; 8:231-41

115. Pilipenko EV, Gmyl AP, Maslova SV, Svitkin YuV, Sinyakov AN, AgolVI. Prokaryotic-like Cis elements in the Cap-independent internal initiation of translation on picornavirus RNA. Cell 1992; 68: 119-31

116. Pilipenko EV, Gmyl AP, Maslova SV, Belov GA, Sinyakov AN, Huang M, Brown TDK, Agol VI. Starting window, a distinct element in the Cap-independent internal initiation of translation on picornaviral RNA. J Mol Biol 1994; 241:398414

117. Pollard SR, Dunn G, Cammack N, Minor PD, Almond JW. Nucleotide sequence of a neurovirulent variant of the type 2 oral poliovirus vaccine. J Virol 1989; 63:4949-51

118. Proceedings of a NATO Advanced Study Institute Summer School on the Molecular Basis of Viral Replication. Ed. R. Perez BercofF, Plenum Press, New York, 1987.

119. Racaniello VR. Early events in poliovirus infection: virus-receptor interactions. Proc Natl Acad Sci U S A 1996; 93:11378-81

120. Ren RB, Moss EG, Racaniello VR Identification of two determinants that attenuate vaccine-related type 2 poliovirus. J Virol 1991; 65:1377-82

121. Rico-Hesse R, Pallansch MA Nottay BK, Kew OM. Geographic distribution of wild poliovirus type 1 genotypes. Virology 1987; 160:311-22

122. Rueckert RR, Wimmer E. Systematic nomenclature of picornavirus proteins. J Virol 1984; 50:957-9

123. Rzhetsky A, Nei M. Theoretical foundation of the minimum evolution method of phylogenetic inference. Mol Biol Evol 1993; 10:1073-95

124. Rzhetsky A, Nei M. METREE: Program Package for Inferring and Testing Minimum Evolution Trees. Inst. Mol. Evol. Genet., Pensylvania State Univ., PA. Version 1.4.1994

125. Sabin AB, Boulger LR. History of Sabin attenuated poliovirus oral live vaccine strains. J Biol Stand 1973; 1: 115-8

126. Saitou N, Nei M. The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. Mol Biol Evol 1987; 4:406-25

127. Sala M, Wain-Hobson S. Drift and conservatism in RNA virus evolution: Are they adapting or merely changing? In Domingo E, Webster R, Holland JJ. Ed. Origin and Evolution of Viruses. Acad. Press, San Diego. 1999; 115-40

128. Sharp PM, Matassi G. Codon usage and genome evolution. Curr Opin Genet Dev 1994; 4:851-60

129. Simmonds P, Smith DB. Structural constraints on RNA virus evolution. J Virol 1999; 73:5787-94

130. Steinhauer DA Holland JJ. Rapid evolution of RNA viruses. Annu Rev Microbiol 1987; 41:409-33

131. Strimmer K, von Haeseler A. Quartet puzzling: a quartet maximum likelihood method for reconstructing tree topologies. Mol Biol Evol 1996; 13:964-9

132. Sutter RW, Prevots DR, Cochi SL. Poliovirus vaccines. Progress toward global poliomyelitis eradication and changing routine immunization recommendations in the United States. Pediatr Clin North Am 2000; 47:287-308

133. Svitkin YV, Gradi A, Imataka H, Morino S, Sonenberg N. Eukaryotic initiation factor 4GII (eIF4GII), but not eIF4GI, cleavage correlates with inhibition of host cell protein synthesis after human rhinovirus infection. J Virol 1999; 73:3467-72

134. Takeda N, Tanimura M, Miyamura K. Molecular evolution of the major capsid protein VP1 of enterovirus 70. J Virol 1994; 68:854-62

135. Tamura К, Nei M. Estimation of the number of nucleotide substitutions in the control region of mitochondrial DNA in humans and chimpanzees. Mol Biol Evol 1993; 10:512-26

136. Tardy-Panit M, Blondel B, Martin A, Tekaia F, Horaud F, Delpeyroux F. A mutation in the RNA polymerase of poliovirus type 1 contributes to attenuation in mice. J Virol 1993; 67:4630-8

137. Thompson JD, Higgins DG, Gibson TJ. CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position specific gap penalties and weight matrix choice. Nucl Acids Res 1994; 22:4673-80

138. Towner JS, Ho TV, Semler BL. Determinants of membrane association for poliovirus protein ЗАВ. J Biol Chem 1996; 271:26810-8

139. Villaverde A, Martinez MA, Sobrino F, Dopazo J, Moya A, Domingo E. Fixation of mutations at the VP1 gene of foot-and-mouth disease virus. Can quasispecies define a transient molecular clock? Gene 1991; 103:147-53

140. Walter BL, Nguyen JH, Ehrenfeld E, Semler BL. Differential utilization of poly(rC) binding protein 2 in translation directed by picomavirus IRES elements. RNA 1999; 5:1570-85

141. Ward CD, Stokes MA, Flanegan JB. Direct measurement of the poliovirus RNA polymerase error frequency in vitro. J Virol 1988; 62:558-62

142. Ward CD, Flanegan JB. Determination of the poliovirus RNA polymerase error frequency at eight sites in the viral genome. J Virol 1992; 66:3784-93

143. Weeks-Levy С, Tatem JM, DiMichele SJ, Waterfield W, Georgiu AF, Mento SJ. Identification and characterization of a new base substitution in the vaccine strain of Sabin 3 poliovirus. Virology 1991; 185:934-7

144. Westrop GD, Wareham KA, Evans DM, Dunn G, Minor PD, Magrath DI, Taffs F, Marsden S, Skinner MA, Schild GC. Genetic basis of attenuation of the Sabin type 3 oral poliovirus vaccine. J Virol 1989; 63:1338-44

145. White FM, Lacy В A, Constance PDA. An outbreak of poliovirus infection in Alberta-1978. Can J Public Hlth 1981; 72:239-44

146. Wimmer E, Hellen CU, Cao X. Genetics of poliovirus. Annu Rev Genet 1993; 27:353-436

147. World Health Organization. Manual for the virologic investigation of poliomyelitis. WHO/EPI/GEN/97.1. World Health Organization, Geneva, Switzerland. 1997

148. Wright S. The shifting balance theory and macro evolution. Annu Rev Genet 1982; 16:1-19

149. Yang CF, De L, Holloway BP, Pallansch MA, Kew OM. Detection and identification of vaccine-related polioviruses by the polymerase chain reaction. Virus Res 1991;20:159-79

150. Yu SF, Lloyd RE Characterization of the roles of conserved cysteine and histidine residues in poliovirus 2A protease. Virology 1992; 186:725-35

151. Zhang G, Haydon DT, Knowles NJ, McCauley JW. . Molecular evolution of swine vesicular disease virus. J Gen Virol 1999; 80:639-51

152. Zheng DP, Zhang LB, Fang ZY, Yang CF, Mulders M, Pallansch MA, Kew OM. Distribution of wild type 1 poliovirus genotypes in China. J Infect Dis 1993; 168:1361-7

153. Zhou J, Liu WJ, Peng SW, Sun XY, Frazer I. Papillomavirus capsid protein expression level depends on the match between codon usage and tRNA availability. J Virol 1999; 73:4972-82

154. Zuckerkandl E, Pauling L. Evolutionaty divergence and convergence in proteins. In Evolving Genes and Proteins, Bryson V, Vogel HJ. Eds. New York, Acad. Press 1965; 97-166

155. Zuker M. Prediction of RNA secondary structure by energy minimization. Methods Mol Biol 1994; 25: 267-94

156. Zullo A, Romiti A, Rinaldi V, Vecchione A, Tomao S, Aiuti F, Frati L, Luzi G. Gastric pathology in patients with common variable immunodeficiency. Gut 1999; 45:77-81