甲型流感病毒重要蛋白研究获突破

解释了2009年甲型H1N1流感病毒引发大流行的部分原因

　　经过近一年的攻关，中国科学院微生物研究所研究员高福研究组对2009甲型H1N1流感病毒表面的两个重要蛋白——血凝素（HA）和神经氨酸苷酶（NA）的研究取得重要突破。

　　基于结构生物学信息，研究者发现2009甲型H1N1流感病毒与季节性流感病毒的HA和NA有很大的差别，这解释了2009年甲型H1N1流感病毒引发大流行的部分原因。该发现对于甲型H1N1流感相关药物的设计和开发具有重要的指导意义。

　　有关HA的研究成果发表在今年5月的《蛋白质与细胞》（Protein & Cell）杂志上；NA的研究成果则于9月19日在线发表在《自然—结构和分子生物学》（Nature Structural & Molecular Biology）杂志上。

　　流感病毒是引起季节性、流行性流感和偶发的流感大流行的致病因子，病毒表面有两类重要的囊膜蛋白：HA和NA。从结构上讲，HA有1～16型，NA有1～9型，两者排列组合成多种病毒亚型，2009甲型H1N1流感病毒即为HA第1型与NA第1型的组合。

　　两种蛋白的功能各不相同。HA负责识别宿主细胞表面的唾液酸受体，协助病毒囊膜与宿主细胞膜的融合，在病毒导入宿主细胞的过程中发挥重要作用。HA还是一个重要的表面抗原，抗HA的抗体可以中和流感病毒。

　　NA则负责移去细胞受体末端与HA结合的唾液酸，有助于新生病毒粒子的释放和迁移，防止病毒聚集。目前，临床上广泛使用的抗流感病药物扎那米韦（Zanamivir，瑞乐沙）、奥塞米韦（Oseltamivi，达菲）就是针对NA酶活性中心设计的。因此，研究这两类蛋白对于揭示特定病毒株的致病性、疫苗与药物研发等具有重要意义。

　　2009年3月在墨西哥暴发的甲型H1N1流感病毒，迄今仍在世界范围内广泛传播，造成了巨大的经济和社会损失。2009甲型H1N1病毒基因片段由禽源、人源及猪源流感病毒基因重排而成，它与1918大流行流感病毒在许多方面有很高的相似性。

　　该研究组选取2009甲型H1N1流感病毒典型毒株A/California/04/2009（H1N1）的HA和NA作为研究对象，表达纯化了这两种蛋白并通过X-射线衍射的方法解析了它们的晶体结构，分辨率分别达到了2.9?魡和1.9?魡。

　　对2009HA结构的分析发现，它与1918年大流行HA的整体结构以及抗原位点（包括5个确定的抗体识别表位：Sa，Sb，Ca1，Ca2和Cb）高度相似，但与季节性流感差别很大。研究者推测，2009HA可被1918流感患者或病毒携带者的血清中和，该观点解释了年轻人对2009甲型H1N1流感易感，而老年人则具备更强的抵抗力这一现象。

　　研究组还发现，2009HA有增强的碱性区，可提高病毒侵染力。但2009HA碱性区附近第N279位与季节性流感及1918HA相比，多了一个糖基化位点，这个糖基化位点可以阻碍碱性区作用，并可能干扰抗体识别，可导致病毒毒力减弱，对宿主细胞的致死性减弱，病毒毒力达到动态平衡，从而有利于自己在宿主体内的大量扩增与侵染。

　　A型流感病毒的NA共有9个亚型，按照其一级序列可被分为两组：N1、N4、N5和N8被分为第1组，而N2、N3、N6、N7和N9被归类为第2组。第1组NA的主要结构特点在于它的催化位点中有一额外的空洞，称为“150-洞”，根据这个特殊空洞可设计合成一些新型NA抑制剂。

　　从系统发生角度上看，2009NA属于典型的第1组成员N1。但研究者解析其晶体结构后发现，与其他典型的第1组N1相比，2009NA并没有“150-洞”，由此推测针对“150-洞”的药物对于2009甲型H1N1流感病毒作用效率减弱，甚至无效。

　　对此，研究者建议，在设计合成新型抗2009甲型H1N1流感病毒NA药物的时候，须避免针对“150-洞”的设计方法，而应将目光集中在更小的酶活区域。在设计其他NA亚型流感病毒药物的时候，也应充分考虑第1组和第2组NA的区别，来设计特异性的药物。

　　该项研究的牵头人高福2004年从牛津大学回国，组建了病原微生物与免疫学实验室，研究重点是基于结构的病原与免疫相关蛋白的功能研究。该项研究得到了中国科学院“流感大流行应急启动项目”和科技部“流感大流行‘973’项目”的共同支持。