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  • 發布時間:2020-08-24 15:45 原文鏈接: 研究人員揭示甲流病毒利用特殊結構進行進化的機制

    甲型流感病毒的復制依賴于病毒對宿主細胞表面的粘附性,病毒的繁殖則需要子代病毒粒可以從受感染的宿主細胞中脫離并擴散到相鄰的易感宿主細胞。病毒的粘附功能取決于病毒包膜上含量更為豐富的糖蛋白,血凝素(HA或H)。而病毒另一表面糖蛋白,神經胺酸酶(NA或N),其功能則是剪切宿主細胞的表面和HA粘附的分子,促使病毒從受感染的宿主細胞脫離。HA和NA同時也作為流感病毒的表面抗原,并且由于不同環境刺激,例如來自免疫系統的壓力,它們各自都在不斷進化,這些進化會影響它們之間功能的微妙平衡。

    2019年8月26日,瑞典斯德哥爾摩大學Robert Daniels 教授等人在Nature Microbiology雜志上發表的題為 “Structuralrestrictions for influenza neuraminidase activity promote adaptation anddiversification”的研究文章,為活性NA結構的限制性提供了一套獨特的新見解,并描述了最近流行的甲型H1N1流感病毒如何利用這個限制性結構的優勢進行進化。

    之前的研究表明,NA需要形成蘑菇狀的四聚體結構才會具有酶活性,這個四聚體結構通常由四個相同的NA單體聚集在一形成,但是每一個NA單體都具有一個完整的酶活性點 (Active site)。為什么一個具有完整活性點的NA單體無法呈現酶活?在高分辨率的晶體結構下,在四聚體的中心可以找到一個腔,這個腔的形成,需要每一個NA單體提供其一部分結構,并且在這個腔里可容納一個鈣離子。

    作者表明,如果沒有這個鈣離子,NA會失活,并且NA對這個鈣離子的親和力相對低,所以這個鈣離子也可以被設想為NA根據周圍所處環境變化對其酶活性的調節開關。例如,如果病毒在到低鈣濃度的環境里,則NA降低或關閉其酶活從而促進了HA介導的病毒與病毒之間的結合。

    這些研究結果表明NA和HA功能之間的微妙平衡是一個動態的,這個平衡會隨著NA調節其酶活性和周圍環境而變化。一個有趣的觀察結果表明,NA對這個鈣離子的親和力在過去幾年中一直在變化,這個親和力的變化會影響NA四聚體的穩定性,這可能會改變這種重要抗原在免疫系統中的表現。這些新的研究發現為幾十年前的觀察提供了解釋,同時也引入了關于蛋白動力學如何促進流感病毒進化和這兩種關鍵抗原的功能平衡的新問題。

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