P[6]基因型轮状病毒跨物种传播的分子机制研究

Rotaviruses (RV) are one of the most important pathogens for the viral gastroenteritis in young children and young animals. The disease burden caused by RV is substantial. Although existing studies suggest that there is strong species restriction，however, cross-species transmission of RV strains have been happening and present. The mechanism remains unclear. P[6] genotype of RV has achieved cross-species transmission and been prevalent in humans and pigs. Study on it’s relationship with the latest reported histo-blood group antigens(HBGAs）receptors should contribute to understanding cross-species propagation mechanism of RV. This study intends to express popular P[6] genotype VP8* proteins of human origin and swine origin, and determine their binding mode with HBGAs (saliva and oligosaccharides), parse VP8 * protein and HBGAs receptor complex crystal structure, and search differences about biological function and structure, and then identify important residues of the amino acid segment by using molecular docking simulation and site-directed mutagenesis, combined with HBGAs VP8* protein and receptor complex crystal structure changes, clarify molecular mechanisms of P[6] rotavirus genotypes cross-species transmission .

轮状病毒（RV）是引起全球婴幼儿和幼畜腹泻的最重要病毒，其疾病负担巨大。尽管已有的研究认为RV具有较强的种属限制性,但跨物种传播的病毒株却一直发生和存在,具体机制未明。P[6]基因型RV已经在人和猪中实现了跨物种传播和流行,对其与最新报道的组织血型抗原（HBGAs）受体关系的研究有助于深入了解RV的跨物种传播机制。本项目拟表达流行的P[6]基因型人源和猪源RV的 VP8*蛋白，确定其与HBGAs的结合模式（唾液和寡糖），解析其与HBGAs受体复合物的晶体结构，发现其生物学功能和结构的差异，并进一步采用分子对接模拟及定点突变技术确定重要的氨基酸区段及残基,结合VP8*蛋白及与HBGAs受体复合物晶体结构的变化，阐明P[6]基因型轮状病毒跨物种传播的分子机制。

轮状病毒是引起急性胃肠炎的重要病原，其疾病负担巨大。P[6]基因型轮状病毒已经在人和猪中实现了跨物种传播和流行，然而对于P[6]基因型轮状病毒VP8*蛋白的受体类型，结构基础及跨物种传播的分子机制尚不明确。本研究通过糖点阵，寡糖结合，唾液结合，定点突变，晶体结构等实验方法分析猪源，类猪的人源，以及人群中广泛流行的P[6]的轮状病毒VP8*蛋白的寡糖结合特征，发现猪P[6]VP8*与黏蛋白核心2（mucin core 2）和1型组织血型抗原前体LNT均结合，人流行株P[6]与黏蛋白核心不结合仅与1型组织血型抗原结合。定点突变证实氨基酸位点169-172位是P[6]轮状病毒受体结合的关键位点。利用晶体学方法解析了猪P[6] VP8*蛋白的结构，发现其与同是轮状病毒P[II]基因群的P[19] VP8*结构相近。本研究显示在轮状病毒的进化过程中，感染猪的P[6]轮状病毒氨基酸位点169-172位突变改变了空间结构，导致与人类的受体结合，进而感染人类。本研究阐明了不同来源P[6]基因型轮状病毒与宿主表面多糖受体的结合特征，为研究轮状病毒跨物种传播提供了很好的模型，基本阐明P[6]基因型轮状病毒从猪到人跨物种传播的分子机制。