流感病毒是一种造成人类及动物患流行性感冒的RNA病毒,属于正黏液病毒科。根据流感病毒感染的对象,可以将病毒分为人类流感病毒、猪流感病毒、马流感病毒以及禽流感病毒等类群。流感病毒根据血凝素HA和神经氨酸酶NA的抗原性分为不同的亚型,其中HA分为17个亚型,NA分为10个亚型。流感病毒会引起急性上呼吸道感染,并借由空气迅速的传播,导致流感大流行。在过去100年间,给人类带来巨大灾难的病毒有三种,分别是:致西班牙流感(1918年)的H1N1型,致亚洲流感(1957年)的H2N2型,致香港流感(1968年)的H3N2型。2009年的H1N1型流感也造成了很多人的感染和死亡。所有人类的流感病毒都可以引起禽类流感,但不是所有的禽流感病毒都可以引起人类流感。禽流感病毒中,H5、H7、H9亚型可以传染给人,其中H5为高致病性亚型。2005年的H5N1型流感病毒是一个强毒型病毒,该病毒在鸟群中的传染性很强,患病禽类发病突然、病症严重、死亡快速、死亡率高。近年来,高致病性H5N1型禽流感病毒能够跨种间传播感染人并导致死亡事件时有发生,该病毒可以在很多物种间传播,然而其跨种间传播分子机制还有待阐明。
高福团队利用表面等离子共振技术研究了H5N1病毒野生型和突变型(突变型病毒能在哺乳动物模型雪貂中传播)HA蛋白分别与禽源和人源受体类似物的结合能力,发现野生型HA只结合禽源受体,而突变型HA减弱但保留了对禽源受体的结合能力,同时还具备了结合人源受体的能力。这表明突变型H5N1病毒可通过空气传播感染哺乳动物上呼吸道,并侵染肺部组织造成严重感染。之后,团队利用大分子晶体学技术解析了高致病性禽流感H5N1病毒的野生型和突变型HA蛋白分别与禽源和人源受体类似物的复合物结构,揭示了野生型和突变型HA与人、禽受体结合的特点以及结构基础,发现关键的Q226L氨基酸突变决定了受体结合特性转换并进一步阐明了这种转换机制,同时证明了该突变型HA的其他三个氨基酸突变也对病毒获得空气传播能力起重要作用,包括HA蛋白的热稳定性以及糖基化对于受体结合特性的影响。该成果是国际上首次从分子水平对重要氨基酸突变能够导致H5N1病毒突破种间屏障并在哺乳动物间获得空气传播能力这一重要现象进行解析,是禽流感跨种传播研究领域的重要突破。这一研究成果也将对其他亚型流感病毒的系统研究提供重要的参考信息。
5月3日,该项研究成果发表于国际著名学术期刊Science。(原文链接)