迷信家深度剖析H7N9亚型禽流感病毒血凝素卵白的跨种传达机制

By | 2020年7月26日
   A型流感病毒(Influenza A virus,IAV)属于正黏病毒科,是一个有囊膜的、分节段的单股负链的RNA病毒。它是一种首要的人畜共患病原,正在汗青上曾惹起屡次流感年夜盛行事情和分发性禽流感病毒(Avian influenza virus,AIV)传染人事情,重大要挟公共卫生平安以及社会经济倒退。流感病毒外表有两个首要的囊膜卵白——血凝素卵白(Hemagglutinin,HA)以及神经氨酸酶(Neuraminidase,NA)。没有同亚型流感病毒与受体的连系次要是靠HA卵白完成的,HA与受体的连系具备种属特同性。



  HA与受体的连系是流感病毒传染的第一步,因而HA受体连系偏偏好性的转变是流感病毒跨种流传的要害决议要素。依据后人正在流感病毒跨种流传畛域的效果,今朝已知没有同亚型流感病毒HA份子跨种流传的份子机制有所差异(图1)。就H1亚型IAV而言,次要是由190以及225位氨基酸起决议作用,正在禽中别离的病毒次要是E190/G225,具备双受体连系特点,而正在人中别离到的病毒次要是D190/D225,特同性连系人源受体。就H2以及H3亚型IAV而言,次要由226以及228位氨基酸决议,将Q226/G228渐变成L226/S228便可使HA转变为人源受体连系偏偏好性。而正在H5亚型IAV中,次要是226位氨基酸由谷氨酰胺(Glutamine,Q)到亮氨酸(Leucine,L)的转变和158位糖基化的失落等要素独特决议的。


  自2013年起,H7N9亚型禽流感病毒已惹起1600多人传染,并于2017年呈现一些高致病性禽流感毒株。但是到今朝为止,H7亚型与受体连系的要害份子根底还没有被齐全说明,各个氨基酸正在此中所起的作用和病毒取得人源受体连系特点的演变进程也仍没有分明。11月19日,中国迷信院微生物钻研所高福团队正在Cell Reports 杂志上宣布了题为Avian-to-Human Receptor-Binding Adaption of Avian H7N9 Influenza Virus Hemagglutinin 的钻研论文,具体地论述了H7N9亚型禽流感病毒血凝素卵白由禽源受体偏偏好性向双受体连系特点演变的进程,该项效果对流感病毒防控工作具备首要指点意思。


  钻研职员经过序列剖析、PCR定点渐变、外表等离子共振技巧、免疫荧光染色技巧、反向遗传学技巧和构造生物学等技巧,剖析带有没有同氨基酸组合的HA渐变体的受体连系特点、病毒复制才能及构造等性子的变动,从份子层面详尽地说明了H7N9亚型HA的跨种流传机制。他们发现仅186位氨基酸由甘氨酸(Glycine,G)变为缬氨酸(Valine,V),便可使禽受体连系特同性的SH1-H7N9 HA取得人源受体连系才能。而L226正在其余三个位点存正在亲水氨基酸时,是无益于人源受体以及禽源受体的连系。基于构造剖析,186位氨基酸的侧链可影响190-helix上E190侧链的走向,从而影响HA与受体的互相作用,而L226正在不其它三个疏水氨基酸(A138,V186以及P221)搭配的状况下会升高220-loop的稳固性,从而升高HA关于人源以及禽源两种受体的亲以及力。


  生化试验以及构造剖析后果标明,186位氨基酸是决议H7N9 HA取得人源受体连系才能的要害;而226位并不是要害位点。当L226与亲水氨基酸搭配时,对两种受体连系都是有没有利影响的,因而揣测正在演变上,极可能需求186位氨基酸先发作变动,然后发作Q226L的渐变。经过剖析一切H7亚型流感病毒的HA序列的进化关系,钻研职员发现自然毒株中也存正在这样的演变趋向。


  总体而言,H7N9亚型流感病毒HA正在演变进程中,起首由禽特同性连系的G186Q226变为双受体连系特点的V186Q226,最初演化成V186L226(图2)。此中186位氨基酸是H7N9 HA取得人源受体连系才能的要害氨基酸位点;而226位并不是要害位点,正在搭配亲水氨基酸时,反而无益于两种受体的连系。该项效果整合了生物化学、份子生物学、病毒学、生物信息学和构造生物学等办法,说明了H7N9亚型禽流感病毒的跨种流传机制及其共同的演变路子,从份子层面说明H7N9 禽流感病毒的进化多是由受体连系特点和其它可能要素独特抉择的后果。这些钻研无利于深化了解H7亚型禽流感病毒跨种流传的份子机制,关于流感病毒疫情的预防与管制具备首要指点作用。


  据悉,中国迷信技巧年夜学博士徐颖为论文第一作者,中科院院士高福为论文通信作者。另外,微生物所钻研员施1、齐建勋、副钻研员张蔚、助理钻研员彭如超级正在课题设计等方面给予了年夜量支持以及协助。


  论文链接


  图1 没有同亚型流感病毒HA的跨种流传份子根底


  图2 H7N9 HA受体连系特点演变模式图