Science：高福解析人感染H7N9病毒血凝素结构
2013-09-09 koo 生物360
日前，由中国科学院微生物研究所高福（George F. Gao）等人领导的研究小组解析了人类感染 H7N9 病毒血凝素（Hemagglutinins）的结构和受体结合特性。相关研究论文刊登在了近期出版的《科学》（Science）杂志上。 【原文下载】H7N9 是一种在家禽中具有低致病性禽流感病毒（LPAI）。然而直到现在也只有散发的严重人感染LPAI病毒病例被报道。了解病毒在禽-人宿主之间的“
日前，由中国科学院微生物研究所高福（George F. Gao）等人领导的研究小组解析了人类感染 H7N9 病毒血凝素（Hemagglutinins）的结构和受体结合特性。相关研究论文刊登在了近期出版的《科学》（Science）杂志上。 【原文下载】
H7N9 是一种在家禽中具有低致病性禽流感病毒（LPAI）。然而直到现在也只有散发的严重人感染LPAI病毒病例被报道。了解病毒在禽-人宿主之间的“跳跃”机制对于制定有效的预防和治疗措施具有重要的意义。
病毒表面糖蛋白hemagglutinin（HA）负责宿主受体结合，是病毒宿主“跳跃”的主要决定因素。近期的研究证实，禽流感H5N1病毒HA发生Q226L 置换赋予了其人类受体结合能力，同时大大减小了与禽类受体结合的能力。因此，观察到流感病毒的受体转换引起了人们对于人类流感大流行的担忧。值得注意的是，除了上海较早期的一种病毒分离株 SH-H7N 在 226 位点保留了谷氨酰胺，在大多数的分离病毒株，例如在安徽省发现的 AH-H7N9 中均观察到有天然存在的 Q226L 置换。这些研究发现使得科学家们推测， AH-H7N9 谱系病毒有可能获得了高亲和力人类受体结合特性。
在这篇文章中，研究人员分析了来自 SH-H7N9 和 AH-H7N9 两种人类 H7N9 病毒分离株hemagglutinin （HA）受体的结合性质特征。研究人员发现， SH-H7N9 HA 会优先结合禽类受体类似物，而 AH-H7N9 HA则可结合禽类与人类受体类似物。此外，研究人员发现一种 AH-H7N9 突变体HA（L226Q）具有双受体结合特性，表明还有其他的氨基酸置换有助于受体结合转换。通过分析 SH-H7N9 HA、AH-H7N9 HA 以及突变体与禽类或人类受体类似物所形成的复合体的结构，研究人员揭示了 AH-H7N9 既能够结合人类受体，又保留了禽类受体结合特性的机制。
研究人员认为，目前只观察到 H7N9 有限的传播有可能是因为病毒保留了对禽类受体高亲和力的结果。 AH-H7N9 对人类受体具有较高亲和力其占据了后来多数的病毒株，而 SH-H7N9 相对没有那么突出表明 H7N9 正在发生进化。诱变研究证实，相比于 H5N1 HA， A226L 并非是导致 H7 HA 从禽类向人类受体结合转换的唯一因子。研究人员提出未来检测 H7N9 病毒分离株的新氨基酸置换是需要实施的一项重要控制策略。
以下为中国科学院微生物研究所官方新闻稿：
科学家破解H7N9禽流感病毒感染人奥秘
继不久前在《柳叶刀》和《科学》杂志发表禽流感病毒研究论文之后，中国科学院北京生命科学研究院、微生物研究所高福课题组在H7N9禽流感病毒感染人的跨宿主传播机制研究上取得新的突破，9月5日在《科学》杂志在线发表论文《人感染H7N9禽流感病毒的受体结合特性与结构基础》。
2013年2月暴发的人感染H7N9禽流感病毒是一种新型重配病毒，于上海和安徽两地率先发现。该病毒对禽类并不致病，感染人却会引起严重呼吸道疾病。截至目前，我国内地共报告134例确诊病例，分布于北京、上海、江苏、浙江等12个地市，其中死亡45人。高福率领的中科院北京生命科学研究院、微生物研究所及中国疾病预防控制中心联合应急攻关团队着重关注此次流感暴发事件中最早报道的两个毒株，安徽株（A/Anhui/1/2013）和上海株（A/Shanghai/1/2013），探索H7N9禽流感病毒感染人的奥秘。
该论文第一作者、中科院北京生命科学研究院副研究员施一介绍，安徽株是此次流感暴发事件中的流行毒株，而上海株则只在一个病例中分离得到，两株病毒在一级序列上显示出各自的独特性。研究人员利用固相结合实验和表面等离子共振技术，分别从病毒水平和蛋白水平检测安徽株和上海株的受体结合特性，发现安徽株既能结合禽源受体，又能结合人源受体，而上海株却偏好性地结合禽源受体。这充分解释了安徽株由于获得人源受体的结合能力，使其具备了在人群中普遍流行的可能性。
同时，研究人员还发现，与之前报道的H5N1病毒不同，Q226L氨基酸突变对于H7N9病毒的表面血凝素蛋白获得人源受体结合能力不是唯一关键位点，受体结合位点的其它相关氨基酸也至关重要。同时，利用生物大分子晶体学技术，研究团队成功解析了两个毒株的血凝素蛋白及其突变体与受体类似物的复合体结构，阐明了受体结合特性发生变化的结构基础。施一进一步解释说，目前科学家认为此次暴发的H7N9禽流感病毒具备有限的人际传播能力，研究人员推测由于H7N9病毒仍然具备强结合禽源受体的能力，而人呼吸道上有很多带禽源受体的黏液素束缚住了病毒的扩散，使得H7N9病毒无法有效传播。施一表示，必须密切关注H7N9病毒的变异，做好监测检测工作，因为某些突变病毒一旦丧失强结合禽源受体能力，而继续保留人源受体的结合能力，有可能引发流感大流行。
此次人感染H7N9禽流感事件中，中科院适时启动了“人感染H7N9禽流感病毒科技攻关研究”。我国科学家从病毒溯源、病毒跨宿主传播、流行病学、免疫和临床医学等不同角度对该H7N9病毒进行了细致阐释，为H7N9病毒再发研判和新型流感暴发的防控策略提供了重要的理论基础。
本成果由中科院与中国疾病预防控制中心合作完成，上海同步辐射光源提供了重要的技术支撑。
原文下载
Yi Shi, Wei Zhang, Fei Wang, Jianxun Qi, Ying Wu, Hao Song, Feng Gao, Yuhai Bi,Yanfang Zhang6, Zheng Fan, Chengfeng Qin, Honglei Sun, Jinhua Liu, Joel Haywood, Wenjun Liu,Weimin Gong, Dayan Wang, Yuelong Shu, Yu Wang, Jinghua Yan, George F. Gao. Structures and Receptor Binding of Hemagglutinins from Human-Infecting H7N9 Influenza Viruses. Science, September 5 2013; DOI: 10.1126/science.1242917
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