甲型流感病毒重要蛋白研究獲突破

解釋了2009年甲型H1N1流感病毒引發大流行的部分原因

　　經過近一年的攻關，中國科學院微生物研究所研究員高福研究組對2009甲型H1N1流感病毒表面的兩個重要蛋白——血凝素（HA）和神經氨酸苷酶（NA）的研究取得重要突破。

　　基于結構生物學信息，研究者發現2009甲型H1N1流感病毒與季節性流感病毒的HA和NA有很大的差別，這解釋了2009年甲型H1N1流感病毒引發大流行的部分原因。該發現對于甲型H1N1流感相關藥物的設計和開發具有重要的指導意義。

　　有關HA的研究成果發表在今年5月的《蛋白質與細胞》（Protein & Cell）雜志上；NA的研究成果則于9月19日在線發表在《自然—結構和分子生物學》（Nature Structural & Molecular Biology）雜志上。

　　流感病毒是引起季節性、流行性流感和偶發的流感大流行的致病因子，病毒表面有兩類重要的囊膜蛋白：HA和NA。從結構上講，HA有1～16型，NA有1～9型，兩者排列組合成多種病毒亞型，2009甲型H1N1流感病毒即為HA第1型與NA第1型的組合。

　　兩種蛋白的功能各不相同。HA負責識別宿主細胞表面的唾液酸受體，協助病毒囊膜與宿主細胞膜的融合，在病毒導入宿主細胞的過程中發揮重要作用。HA還是一個重要的表面抗原，抗HA的抗體可以中和流感病毒。

　　NA則負責移去細胞受體末端與HA結合的唾液酸，有助于新生病毒粒子的釋放和遷移，防止病毒聚集。目前，臨床上廣泛使用的抗流感病藥物扎那米韋（Zanamivir，瑞樂沙）、奧塞米韋（Oseltamivi，達菲）就是針對NA酶活性中心設計的。因此，研究這兩類蛋白對于揭示特定病毒株的致病性、疫苗與藥物研發等具有重要意義。

　　2009年3月在墨西哥暴發的甲型H1N1流感病毒，迄今仍在世界范圍內廣泛傳播，造成了巨大的經濟和社會損失。2009甲型H1N1病毒基因片段由禽源、人源及豬源流感病毒基因重排而成，它與1918大流行流感病毒在許多方面有很高的相似性。

　　該研究組選取2009甲型H1N1流感病毒典型毒株A/California/04/2009（H1N1）的HA和NA作為研究對象，表達純化了這兩種蛋白并通過X-射線衍射的方法解析了它們的晶體結構，分辨率分別達到了2.9?魡和1.9?魡。

　　對2009HA結構的分析發現，它與1918年大流行HA的整體結構以及抗原位點（包括5個確定的抗體識別表位：Sa，Sb，Ca1，Ca2和Cb）高度相似，但與季節性流感差別很大。研究者推測，2009HA可被1918流感患者或病毒攜帶者的血清中和，該觀點解釋了年輕人對2009甲型H1N1流感易感，而老年人則具備更強的抵抗力這一現象。

　　研究組還發現，2009HA有增強的堿性區，可提高病毒侵染力。但2009HA堿性區附近第N279位與季節性流感及1918HA相比，多了一個糖基化位點，這個糖基化位點可以阻礙堿性區作用，并可能干擾抗體識別，可導致病毒毒力減弱，對宿主細胞的致死性減弱，病毒毒力達到動態平衡，從而有利于自己在宿主體內的大量擴增與侵染。

　　A型流感病毒的NA共有9個亞型，按照其一級序列可被分為兩組：N1、N4、N5和N8被分為第1組，而N2、N3、N6、N7和N9被歸類為第2組。第1組NA的主要結構特點在于它的催化位點中有一額外的空洞，稱為“150-洞”，根據這個特殊空洞可設計合成一些新型NA抑制劑。

　　從系統發生角度上看，2009NA屬于典型的第1組成員N1。但研究者解析其晶體結構后發現，與其他典型的第1組N1相比，2009NA并沒有“150-洞”，由此推測針對“150-洞”的藥物對于2009甲型H1N1流感病毒作用效率減弱，甚至無效。

　　對此，研究者建議，在設計合成新型抗2009甲型H1N1流感病毒NA藥物的時候，須避免針對“150-洞”的設計方法，而應將目光集中在更小的酶活區域。在設計其他NA亞型流感病毒藥物的時候，也應充分考慮第1組和第2組NA的區別，來設計特異性的藥物。

　　該項研究的牽頭人高福2004年從牛津大學回國，組建了病原微生物與免疫學實驗室，研究重點是基于結構的病原與免疫相關蛋白的功能研究。該項研究得到了中國科學院“流感大流行應急啟動項目”和科技部“流感大流行‘973’項目”的共同支持。