H5N1型流感病毒HA蛋白的B細(xì)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(hù)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(jìn)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?？乖剖橇鞲胁《咀儺惖闹饕侄?也是病毒進(jìn)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(biāo),其與宿主細(xì)胞表面受體唾液酸殘基末端的結(jié)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(dá)爾文選擇產(chǎn)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(dāng)我們

4、對H5 HA蛋白1-302氨基酸區(qū)域進(jìn)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(jìn)化上有什么差異呢?我們從數(shù)據(jù)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(jìn)行了比對,利用生物信息學(xué)及統(tǒng)計學(xué)方法分析了H5 HA分子的進(jìn)化,并與H3 HA分子的進(jìn)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(jìn)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(jié)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(jìn)行了變異分析,為單氨基酸替換對抗原抗體反應(yīng)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(yīng)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(yīng)。那么,單氨基酸突變是否是通過改變抗原性表位的結(jié)構(gòu)從而影響抗原抗體反應(yīng)的呢?我們進(jìn)一步利用計算機同源模建的方法驗證這一假設(shè)。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(jié)構(gòu),而loop152-159相當(dāng)于之前報道的H3亞型HA蛋白的抗原性區(qū)域B。該結(jié)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