Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Xác định các axit amin trong hemagglutinin của virus cúm gia cầm H5N1 gây bệnh cao xác định tính đặc hiệu của cúm gia cầm
Tóm tắt
Để kiểm tra vai trò của các kháng thể trung hòa (nAbs) và sự thích ứng của thụ thể trong việc truyền virus cúm giữa các loài, hai chủng H5N1, được phân lập từ các vật chủ người và gia cầm, với bốn biến đổi axit amin trong hemagglutinin (HA) và bảy đột biến HA đã được nghiên cứu. Chúng tôi phát hiện ra rằng một đột biến ở vị trí axit amin thứ 90 trong HA H5N1, bên ngoài miền liên kết thụ thể (RBD), có thể đồng thời tạo ra những thay đổi trong cấu hình RBD để thoát khỏi sự gắn kết của nAb và làm thay đổi sở thích thụ thể thông qua sự điều chỉnh từ xa. Đột biến này được coi là một “sự kiện then chốt” cho việc truyền giữa các loài. Nó có thể là kết quả của sự lựa chọn tích cực do các kháng thể gây ra, cho phép sự xâm nhập ban đầu bởi các biến thể đặc hiệu cho loài mới. Một đột biến ở vị trí axit amin thứ 160 trong RBD chỉ gây ra một thay đổi về sở thích thụ thể. Đột biến này được coi là một “thích ứng duy trì”, đảm bảo rằng các biến thể virus cúm có thể lây nhiễm thành công cho các sinh vật mới thuộc loài khác. Đột biến này là kết quả của việc thích ứng do thụ thể gây ra. Các kết quả của chúng tôi cho thấy sự tiếp diễn xảy ra của hai loại đột biến này khiến các biến thể tồn tại trong các loài vật chủ mới.
Từ khóa
#virus cúm H5N1 #hemagglutinin #kháng thể trung hòa #thích ứng thụ thể #truyền giữa các loàiTài liệu tham khảo
Burton DR (2002) Antibodies, viruses and vaccines. Nature 2:706–713
Chandrasekaran A, Srinivasan A, Raman R, Viswanathan K, Raguram S, Tumpey TM, Sasisekharan V, Sasisekharan R (2008) Glycan topology determines human adaptation of avian H5N1 virus hemagglutinin. Nat Biotechnol 26:107–113
Gao Y, Zhang Y, Shinya K, Deng G, Jiang Y, Li Z, Guan Y, Tian G, Li Y, Shi J, Liu L, Zeng X, Bu Z, Xia X, Kawaoka Y, Chen H (2009) Identification of amino acids in HA and PB2 critical for the transmission of H5N1 avian influenza viruses in a mammalian host. PLoS Pathog 5:e1000709
Guo CT, Takahashi N, Yagi H, Kato K, Takahashi T, Yi SQ, Chen Y, Ito T, Otsuki K, Kida H, Kawaoka Y, Hidari KI, Miyamoto D, Suzuki T, Suzuki Y (2007) The quail and chicken intestine have sialyl-galactose sugar chains responsible for the binding of influenza A viruses to human type receptors. Glycobiology 17:713–724
Hangartner L, Zinkernagel RM, Hengartner H (2006) Antiviral antibody responses: the two extremes of a wild spectrum. Nat Rev Immunol 6:231–241
Hensley SE, Das SR, Bailey AL, Schmidt LM, Hickman HD, Jayaraman A, Viswanathan K, Raman R, Sasisekharan R, Bennink JR, Yewdell JW (2009) Hemagglutinin receptor binding avidity drives influenza A virus antigenic drift. Science 326:734–736
He Y, Li J, Jiang S (2006) A single amino acid substitution (R441A) in the receptor-binding domain of SARS coronavirus spike protein disrupts the antigenic structure and binding activity. Biochem Biophys Res Commun 344:106–113
Karlsson Hedestam GB, Fouchier RA, Phogat S, Burton DR, Sodroski J, Wyatt RT (2008) The challenges of eliciting neutralizing antibodies to HIV-1 and to influenza virus. Nat Rev Microbiol 6:143–155
Khurana S, Suguitan AL Jr, Rivera Y, Simmons CP, Lanzavecchia A, Sallusto F, Manischewitz J, King LR, Subbarao K, Golding H (2009) Antigenic fingerprinting of H5N1 avian influenza using convalescent sera and monoclonal antibodies reveals potential vaccine and diagnostic targets. PLoS Med 6:e100049
Kuiken T, Holmes EC, McCauley J, Rimmelzwaan GF, Williams CS, Grenfell BT (2006) Host species barriers to influenza virus infections. Science 21:394–397
Liu J, Xiao H, Lei F, Zhu Q, Qin K, Zhang XW, Zhang XL, Zhao D, Wang G, Feng Y, Ma J, Liu W, Wang J, Gao GF (2005) Highly pathogenic H5N1 influenza virus infection in migratory birds. Science 309:1206
Li Z, Ma C, Liu Z, He W (2011) Serologic cross-reactivity among humans and birds infected with highly pathogenic avian influenza A subtype H5N1 viruses in China. Immunol Lett 135:59–63
Luo W, Chen Y, Wang M, Chen Y, Zheng Z, Song H, Chen H, Guan Y, Ng MH, Zhang J, Xia N (2009) Peptide mimics of a conserved H5N1 avian influenza virus neutralization site. Biochem J 419:133–139
Marasco WA, Sui J (2007) The growth and potential of human antiviral monoclonal antibody therapeutics. Nature Biotechnol 25:1421–1434
Martinez O, Tsibane T, Basler CF (2009) Neutralizing anti-influenza virus monoclonal antibodies: therapeutics and tool for discovery. Int Rev Immunol 28:69–92
Nakajima S, Nakajima K, Nobusawa E, Zhao J, Tanaka S, Fukuzawa K (2007) Comparison of epitope structures of H3HAs through protein modeling of influenza A virus hemagglutinin: mechanism for selection of antigenic variants in the presence of a monoclonal antibody. Microbiol Immunol 51:1179–1187
Ndifon W, Wingreen NS, Levin SA (2009) Differential neutralization efficiency of hemagglutinin epitopes, antibody interference, and the design of influenza vaccines. PNAS 106:8701–8706
Nelson MI, Holmes EC (2007) The evolution of epidemic influenza. Nature 8:196–205
Nicholls JM, Chan MC, Chan WY, Wong HK, Cheung CY, Kwong DL, Wong MP, Chui WH, Poon LL, Tsao SW, Guan Y, Peiris JS (2007) Tropism of avian influenza A (H5N1) in the upper and lower respiratory tract. Nat Med 13:147–149
Pinschewer DD, Perez M, Jeetendra E, Bächi T, Horvath E, Hengartner H, Whitt MA, de la Torre JC, Zinkernagel RM (2004) Kinetics of protective antibodies are determined by the viral surface antigen. J Clin Invest 114:988–993
Shih AC, Hsiao TC, Ho MS, Li WH (2007) Simultaneous amino acid substitutions at antigenic sites drive influenza A hemagglutinin evolution. PNAS 104:6283–6288
Shinya K, Ebina M, Yamada S, Ono M, Kasai N, Kawaoka Y (2006) Avian flu: influenza virus receptors in the human airway. Nature 440:435–436
Skehel JJ, Wiley DC (2000) Receptor binding and membrane fusion in virus entry: the Influenza hemagglutinin. Annu Rev Biochem 69:531–569
Stevens J, Blixt O, Tumpey TM, Taubenberger JK, Paulson JC, Wilson IA (2006) Structure and receptor specificity of the hemagglutinin from an H5N1 influenza virus. Science 312:404–410
Sui J, Aird DR, Tamin A, Murakami A, Yan M, Yammanuru A, Jing H, Kan B, Liu X, Zhu Q, Yuan QA, Adams GP, Bellini WJ, Xu J, Anderson LJ, Marasco WA (2008) Broadening of neutralization activity to directly block a dominant antibody-driven SARS-coronavirus evolution pathway. PLoS Pathog 4:e1000197
Sui J, Hwang WC, Perez S, Wei G, Aird D, Chen LM, Santelli E, Stec B, Cadwell G, Ali M, Wan H, Murakami A, Yammanuru A, Han T, Cox NJ, Bankston LA, Donis RO, Liddington RC, Marasco WA (2009) Structural and functional bases for broad-spectrum neutralization of avian and human influenza A viruses. Nat Struct Mol Biol 16:265–273
Suzuki Y (2006) Natural selection on the influenza virus genome. Mol Biol Evol 23:1902–1911
Takematsu K, Fukuzawa K, Omagari K, Nakajima S, Nakajima K, Mochizuki Y, Nakano T, Watanabe H, Tanaka S (2009) Possibility of mutation prediction of influenza hemagglutinin by combination of hemadsorption experiment and quantum chemical calculation for antibody binding. J Phys Chem B 113:4991–4994
Totani K, Kubota T, Kuroda T, Murata T, Hidari KI, Suzuki T, Suzuki Y, Kobayashi K, Ashida H, Yamamoto K, Usui T (2003) Chemoenzymatic synthesis and application of glycopolymers containing multivalent sialyloligosaccharides with a poly (L-glutamic acid) backbone for inhibition of infection by influenza viruses. Glycobiology 13:315–326
Yang ZY, Wei CJ, Kong WP, Wu L, Xu L, Smith DF, Nabel GJ (2007) Immunization by avian H5 influenza hemagglutinin mutants with altered receptor binding specificity. Science 317:825–828
Yamada S, Suzuki Y, Suzuki T, Le MQ, Nidom CA, Sakai-Tagawa Y, Muramoto Y, Ito M, Kiso M, Horimoto T, Shinya K, Sawada T, Kiso M, Usui T, Murata T, Lin Y, Hay A, Haire LF, Stevens DJ, Russell RJ, Gamblin SJ, Skehel JJ, Kawaoka Y (2006) Haemagglutinin mutations responsible for the binding of H5N1 influenza A viruses to human-type receptors. Nature 444:378–382