HA与M1蛋白互作影响H5亚型禽流感病毒复制性的机制

Highly replication ability and caused multiple organs infection affects the virulence of H5 subtype avian influenza viruses (AIVs). With the evolution of H5 subtype AIVs, different clade viruses present diverse replication ability in waterfowl. However, molecular mechanism that determined the replication ability of the viruses is still unclear. In our previous studies, according to our sequence analysis of clade 2.3.4.4 and clade 7.2 viruses that possess different replication ability in waterfowls, we believe the HA and M genes play important roles in the replication of H5 viruses in waterfowls. In this project, we aim to study HA and M1 proteins, compare the interaction ability of HA and M1 proteins from different clades during virus packaging and budding, evaluate the influence of the interaction between HA and M1 protein on the replication of AIV and identify interaction regions of HA and M1 proteins, then finally reveal the underlying molecular mechanism of H5 AIVs from different clade showed diverse replication ability in waterfowl. Our study is of great significance in understanding the biological characteristics of AIVs and provide guidance and theoretical basis for designing new anti-influenza drugs.

高效的复制力与引起宿主全身系统性感染是决定H5亚型禽流感病毒高致病力的重要因素。目前流行的不同clade H5亚型禽流感病毒在水禽中的复制力明显不同，但导致这种差异的机制尚不清楚。前期研究中通过对在水禽中复制性存在差异的clade 2.3.4.4和clade 7.2 分支病毒基因序列分析，初步确定HA、M基因是影响病毒复制性的关键基因片段。本项目拟以HA和M1蛋白为研究对象，比较不同clade来源的HA、M1蛋白在病毒包装出芽阶段互作能力的差异；利用双分子荧光互补技术和体外出芽技术解析M1蛋白哪些区域能够与HA蛋白发生互作而完成病毒的组装出芽，最终确定M1蛋白上与HA蛋白互作的关键区域；并探究HA与M1蛋白互作对病毒包装效率和复制性的影响，从而揭示不同clade H5亚型禽流感病毒复制性差异的分子机制。研究成果不仅可丰富禽流感病毒的生物学特性内容，而且可为设计新型抗流感病毒药物提供新思路。

以往研究表明，在感染人的所有亚型 AIV 中，H5N6 亚型病毒对人类的致死率最高，但其致病性强的机制尚不清楚。本研究通过对公共数据库中 H5N6 亚型 AIV 的基因序列进行系统发育分析，结果表明 11.7%的家禽源 H5N6 病毒与 H9N2 病毒的内部蛋白基因重排，而42.1%的人源 H5N6 病毒重排了 H9N2 病毒的内部蛋白基因，暗示 H9N2 来源的内部蛋白与 H5N6 病毒的表面蛋白互作更利于病毒适应哺乳动物。.流感病毒基质蛋白 1（M1）发挥连接病毒核糖核蛋白（vRNP）复合体与表面蛋白的“桥梁”作用，是病毒完成组装和出芽的关键蛋白。研究发现，重组 H9N2 来源 M 基因能够增强 H5N6 病毒在哺乳动物细胞中的复制能力。.为进一步揭示不同来源 M1 蛋白与 HA 蛋白互作影响病毒复制的分子机制，本研究首先通过共聚焦显微技术分析了 H5N6 重组病毒的 HA 蛋白和 M1 蛋白在细胞上的共定位情况。结果表明，在哺乳动物细胞中，H9N2 来源 M1 蛋白能够更好地与 H5N6 病毒 HA 蛋白发生互作，促进子代病毒粒子包装及出芽释放，从而提高病毒的复制效率。.为揭示 M1 蛋白互作影响病毒出芽的关键宿主蛋白，本研究通过液相色谱-质谱在 A549 细胞中检鉴定出 G protein subunit beta 1（GNB1）蛋白是与 H9N2 来源 M1 蛋白特异性互作的关键宿主蛋白。宿主蛋白GNB1 能够通过特异性提高 H9N2 来源 M1 蛋白由细胞质向细胞膜的运输效率，增强了 M1 蛋白与 HA 蛋白互作能力，进而提高病毒包装出芽效率，提升了 H5N6 病毒在哺乳动物细胞中的复制能力。 .综上所述，本研究探究了 H9N2 来源 M1 蛋白提高 H5N6 亚型 AIV 在哺乳动物细胞中复制能力的分子机制。H9N2 来源 M1 蛋白与人源 GNB1 蛋白之间的特异性互作更利于 M1 蛋白向细胞膜运输，进而促进 M1 蛋白与HA 蛋白互作，提高 H5N6 亚型 AIV 病毒颗粒在哺乳动物细胞中的出芽，从而增强H5N6 亚型 AIV 在哺乳动物细胞中的复制能力，由此增强了 H5N6 亚型 AIV 对哺乳动物的致病性。因此，本研究不仅揭示了 AIV 跨种感染的分子基础，还丰富了流感病毒致病机制的科学原理，为科学认识 AIV 的跨种传播提供了理论依据。