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病毒重組是病毒進化的重要驅動力,可導致毒株的毒力、傳播性及抗原性發生顯著改變,對公共衛生構成持續威脅。近年來,新發突發傳染病頻繁出現,許多疫情均由重組病毒引發。因此,開展病毒重組分析不僅有助于揭示病毒起源、進化動態,更是評估流行風險、制定精準防控策略及開發有效疫苗和藥物的科學基礎。

簡介
為深入解析病毒基因組重組特征,本文介紹兩款專用分析軟件:RDP4 (Recombination Detection Program version 4) 和 Simplot (version 3.5.1)。RDP4軟件集成了多種統計方法,可系統性地對大量序列進行掃描,靈敏地檢測潛在的重組斷點并鑒定其親本來源。在此基礎上,我們進一步使用Simplot (v3.5.1) 進行可視化驗證,直觀地展示重組區域的一致性,對RDP4的分析結果進行交叉確認與精細呈現。兩款軟件的聯合應用,極大地提高了重組事件檢測的可靠性與準確性。

軟件安裝
序列比對:mega(Version 11.0.13)直接下載按步驟安裝在Windows電腦上、ClustalW(使用conda安裝在Linux服務器上);
重組分析:RDP4和Simplot直接安裝在Windows電腦上。
*文末均有下載鏈接

軟件使用
序列比對:將需要分析的序列保存到fasta文件中,如test.fa。
使用mega進行比對:速度較慢,實際速度取決于比對序列的大小和多少,計算機的性能;

使用ClustalW在服務器上進行比對:速度較快,推薦使用。

RDP4重組分析:
1.將上述對齊后的文件test.meg或test.aln作為輸入文件,加載到RDP4中。
2.在Options命令按鈕中進行參數的設置,一般使用默認參數設置就可以,根據自己的需求,勾選要使用的算法,這里選擇了7種算法:RDP、GENECONV、Chimera、MaxChi、BootScan、SiScan和3Seq進行分析。點擊ok進行確認。

3.直接點擊Run,或選擇自己需要的分析要求進行Run。

4.運行結果:在給出的Event no.4中查看test序列的分析結果,Major parent來自于2的序列,Minor parent來自于9的序列,并且所有的選定算法都是支持的(Detection methods顯示“+”),表明結果分析可靠。

Simplot驗證與可視化:針對RDP4分析挑選出來的結果進行進一步的驗證和可視化。
1.將需要分析的序列保存到新的fasta文件中,這里記為test_sel.fa,進行比對將序列對齊后的結果文件載入到Simplot軟件中,可根據字符數進行Groups的識別。

2.設置參數,SimPlot子界面中將需要分析的目的序列作為Query,其他可設置默認值。

3.點擊DoSimplot或Start Scan進行分析,得到如下結果,橫坐標表示對應的序列位置,縱坐標是序列一致性數值,兩條序列交叉替換的部分可能為重組信號。

4.可對結果圖進行修改,比如點擊線條進行顏色的替換,Options添加網格線,添加位置線,結果顯示在5562nt~12099nt區間內9的序列片段與目的序列test同源性更高。


軟件優勢
綜上所述,RDP4與Simplot的聯合應用是病毒重組分析的標準實踐。RDP4軟件負責初步篩查與鑒定潛在的重組事件和斷點,而Simplot則用于對結果進行可視化的驗證與精細呈現。兩者結合,相互印證,極大地增強了重組分析結果的可靠性與準確性,為后續的進化研究和流行病學解讀提供了堅實的數據基礎。
參考文獻:
[1] Martin DP, Murrell B, Golden M, Khoosal A, Muhire B. RDP4: Detection and analysis of recombination patterns in virus genomes. Virus Evol. 2015 May 26;1(1):vev003.
[2] Lole KS, Bollinger RC, Paranjape RS, Gadkari D, Kulkarni SS, Novak NG, Ingersoll R, Sheppard HW, Ray SC. Full-length human immunodeficiency virus type 1 genomes from subtype C-infected seroconverters in India, with evidence of intersubtype recombination. J Virol. 1999 Jan;73(1):152-60. doi: 10.1128/JVI.73.1.152-160.1999.
軟件下載鏈接:https://pan.baidu.com/s/1ciWj_JbyIKzbmb3o2E_iVg 提取碼: i9xq