H5N1型流感病毒HA蛋白的B細胞表位研究及抗原變異分析.pdf

1、1997年H5N1型禽流感病毒首次跨越種屬障礙在香港造成了18例人的感染,其中6例死亡。新基因型的H5N1流感病毒仍然在亞洲尤其是東亞多國傳播,人感染的病例也在不斷出現(xiàn)。人群對H5N1型流感病毒保護性免疫力的普遍缺乏有可能引起新一輪的流感大爆發(fā)。
　　 流感病毒的流行為研究病毒一宿主的進化提供了條件。流感病毒蛋白的不斷變異使病毒能逃避宿主的免疫識別。抗原漂移是流感病毒變異的主要手段,也是病毒進化的主要機制。流感病毒表面糖蛋白血凝

2、素HA分子是病毒基因組中變異率最高的分子,是中和性抗體的主要靶標,其與宿主細胞表面受體唾液酸殘基末端的結合是決定宿主特異性的主要因素。HA蛋白由HA1和HA2兩個亞單位組成,其中,HA1的變異頻率高于HA2。HA1亞單位處于正達爾文選擇產生新的變異株。對H3亞型HA分子的研究表明,處于HA蛋白表位區(qū)域的氨基酸相對于非表位區(qū)域氨基酸而言,其密碼子使用更具有多樣性。有研究證實了H3亞型HA分子存在免疫優(yōu)勢性位點,一個或兩個免疫優(yōu)勢性位點的替

3、換就能引起抗原性的改變。
　　 血凝素HA蛋白抗原性表位作圖是研究其抗原性變異的第一步。我們的研究表明,制備的15株H5 HA蛋白特異的單抗的表位都位于A/HongKong/482/97 H5N1流感病毒株HA蛋白的HA1亞單位(amino acids1-329)。其中,10株單抗(H5M2,5,9,11,12,24-26 and28-29)識別的是位于H5 HA蛋白1-302氨基酸區(qū)域的非重疊或部分重疊抗原性位點。但是,當我們

4、對H5 HA蛋白1-302氨基酸區(qū)域進一步截短時,由于破壞了52位和277位的二硫鍵,造成了單抗的不識別。此外,我們還鑒定了位于H5 HA蛋白69-133氨基酸區(qū)域的一個線性表位,該表位被單抗H5M20特異性識別。
　　 與人源性H3亞型HA分子不同的是,H5亞型HA分子是禽源性的,二者面臨不同的免疫選擇壓力。H5亞型HA分子與H3亞型HA分子在進化上有什么差異呢?我們從數據庫http://www.biohealthbase.o

5、rg中搜集了690個H5 HA的蛋白序列和核酸序列,對序列進行了比對,利用生物信息學及統(tǒng)計學方法分析了H5 HA分子的進化,并與H3 HA分子的進化作比較。我們發(fā)現(xiàn):H5亞型HA分子與H3亞型HA分子在進化上存在顯著差異。許多在H3亞型HA分子中處于多樣性選擇的殘基在H5亞型HA分子中表現(xiàn)出沒有或很低的密碼子或氨基酸多樣性。我們的研究還發(fā)現(xiàn),一些不屬于之前鑒定的131個HA分子抗原性位點的殘基在H5 HA分子中展示出了多樣化的選擇。這些

6、位點可能組成了新的H5N1流感病毒抗原性表位。
　　 同源性分析結果說明,2003年以后,H5N1流感病毒HA蛋白的HA1亞單位發(fā)生了高頻率的突變。本研究對該區(qū)域的7個高突變氨基酸位點進行了變異分析,為單氨基酸替換對抗原抗體反應的影響提供了新的信息。研究表明,除了位點217之外的其它6個氨基酸替換都從不同程度上影響了HA13F與單抗的反應性。其中,124位的單氨基酸替換造成了所有4個單抗與HA13F的不識別。因此我們推論,位點1

7、24可能是H5亞型HA分子的免疫優(yōu)勢性位點,發(fā)生在該位點的變異能影響抗原抗體反應。那么,單氨基酸突變是否是通過改變抗原性表位的結構從而影響抗原抗體反應的呢?我們進一步利用計算機同源模建的方法驗證這一假設。我們通過同源模建發(fā)現(xiàn):位點124的替換能顯著改變。Loop152-159的空間結構,而loop152-159相當于之前報道的H3亞型HA蛋白的抗原性區(qū)域B。該結果說明,氨基酸位點124雖然不屬于H3亞型HA蛋白的抗原性位點,但在H5亞型