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王曉鈞團隊在B型流感病毒感染的種間限制機制研究中取得重要進展

2020-10-29 08:33:30來源:中國農業科學院哈爾濱畜牧獸醫研究所作者:中國農業科學院哈爾濱畜牧獸醫研究所
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  近日,中國農業科學院哈爾濱獸醫研究所獸醫生物技術國家重點實驗室王曉鈞團隊揭示了B型流感病毒感染的種間限制機制,發現宿主ANP32A&B蛋白是決定B型流感病毒聚合酶活性的必須關鍵因子。與哺乳動物相比,禽類ANP32家族蛋白因序列差異導致其無法有效支持B型流感病毒聚合酶復制,因而可能是限制B型流感病毒在禽類中的復制傳播的重要因素。相關研究成果以Selective usage of ANP32 proteins by influenza B virus polymerase: Implications in determination of host range為題,于2020年10月12日在線發表于《公共科學圖書館-病原學(PLoS Pathogens)》。
  B型流感病毒(Influenza B virus,IBV)為單股負鏈分節段RNA 病毒,常在全球范圍內與A型流感病毒(Influenza A virus,IAV)共流行,在流感的局部暴發或季節性流行中占有很高比重,給人類的公共衛生健康造成了嚴重威脅。在我國歷史上B型流感病毒的感染高峰主要有3次,分別為1994年、1997年和2000年。而最近幾年,B型流感病毒在我國很多地方成為引起季節性流感的優勢流行株,特別是對兒童及青少年的致死率已經高于A型流感病毒。但針對B型流感病毒復制機制及相關宿主蛋白互作的研究較少。
  與A型流感病毒含有多個亞型且宿主廣泛不同,B型流感病毒主要分為Yamagata和Victoria兩大譜系,主要感染人和少數其他哺乳動物,如海豹,豬等。有意思的是,禽類作為A型流感病毒的重要宿主,經常將A型流感病毒跨物種傳播給哺乳動物并造成暴發。而B型流感病毒與A型流感病毒復制機制類似且受體相同(α-2,3和α-2,6唾液酸受體),卻極少有禽類自然感染B型流感病毒的報道(僅有1980年匈牙利報道動物園鳥類感染1例,此后再無報道)。說明B型流感病毒在禽類體內無法有效復制,但具體機制尚不明確。
  王曉鈞團隊前期研究已經證明,宿主ANP32A&B蛋白是不同物種A型流感病毒聚合酶發揮功能的決定性宿主蛋白(Zhang H et al, JVI 2019),并且揭示了豬ANP32A在豬易感禽流感并作為流感病毒儲存庫方面的分子機制(Zhang H et al, PLoS Path 2020)。在此基礎上,該團隊進一步利用聚合酶雙熒光報告系統,檢測不同物種ANP32A、ANP32B及ANP32E蛋白對B型流感病毒的支持作用,結果提示,哺乳動物ANP32A&B蛋白可以完全支持B型流感病毒聚合酶復制,禽類ANP32A由于有33個氨基酸的插入,禽類ANP32B由于129/130位點的突變,導致禽類ANP32A&B均無法有效支持B型流感病毒的復制。此外,該研究還發現,與無法支持A型流感病毒聚合酶活性不同,哺乳動物ANP32E蛋白對B型流感病毒聚合酶活性有一定的支持作用,禽類ANP32E由于有10個左右氨基酸的插入,導致禽ANP32E對病毒的支持活性遠低于哺乳動物ANP32E。
  為進一步探索不同物種ANP32蛋白支持B型流感病毒聚合酶活性差異的分子機制,該研究利用co-IP,SPR等技術檢測發現,禽類ANP32B由于129/130位點的差異,導致其結合病毒聚合酶的能力顯著低于哺乳動物ANP32B,而禽類ANP32A由于33個氨基酸的插入,導致其與病毒聚合酶的結合速率低于哺乳動物ANP32A,從而導致禽類細胞無法有效支撐B型流感病毒的復制。

  該研究首次揭示了哺乳動物ANP32家族蛋白是支持B型流感病毒復制的關鍵宿主蛋白,并明確了禽類ANP32蛋白無法有效支持病毒聚合酶活性的分子機制(圖1)。對理解B型流感病毒聚合酶功能、作用機理和宿主范圍決定因素具有重要意義,同時可為抗B型流感病毒藥物靶點設計和跨物種傳播的防控提供理論依據。

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  圖 1 不同物種ANP32家族蛋白支持A型和B型流感病毒聚合酶活性模式圖

  王曉鈞團隊成員張振宇博士和張海麗博士為文章共同第一作者,王曉鈞研究員為通訊作者。該研究得到國家自然基金委創新群體項目(31521005),國家自然基金委青年項目(31702269)和黑龍江省自然科學基金(JC2018010)的資助。
  原文鏈接:
  https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1008989
  參考文獻:
  Zhang H, Zhang Z, Wang Y, Wang M, Wang X, Zhang X, Ji S, Du C, Chen H, Wang X*. Fundamental contribution host range determination of ANP32A ANP32B ininfluenza A virus polymerase activity. J Virol. 2019 Apr 17. pii: JVI.00174-19. doi: 10.1128/JVI.00174-19. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 30996088.
  Zhang H, Li H, Wang W, Wang Y, Han GZ, Chen H, Wang X*. A unique feature of swine ANP32A provides susceptibility to avian influenza virus infection in pigs. PLoS Pathog. 2020 Feb 21;16(2):e1008330. doi: 10.1371/journal.ppat.1008330. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 32084248.

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