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王晓钧团队在B型流感病毒感染的种间限制机制研究中取得重要进展

2020-10-28 10:27:00 来源:中国农业科学院哈尔滨畜牧兽医研究所

  近日,中国农业科学院哈尔滨兽医研究所兽医生物技术国家重点实验室王晓钧团队揭示了B型流感病毒感染的种间限制机制,发现宿主ANP32A&B蛋白是决定B型流感病毒聚合酶活性的必须关键因子。与哺乳动物相比,禽类ANP32家族蛋白因序列差异导致其无法有效支持B型流感病毒聚合酶复制,因而可能是限制B型流感病毒在禽类中的复制传播的重要因素。相关研究成果以“Selective usage of ANP32 proteins by influenza B virus polymerase: Implications in determination of host range”为题,于2020年10月12日在线发表于《公共科学图书馆-病原学(PLoS Pathogens)》。

  B型流感病毒(Influenza B virus,IBV)为单股负链分节段RNA 病毒,常在全球范围内与A型流感病毒(Influenza A virus,IAV)共流行,在流感的局部暴发或季节性流行中占有很高比重,给人类的公共卫生健康造成了严重威胁。在我国历史上B型流感病毒的感染高峰主要有3次,分别为1994年、1997年和2000年。而最近几年,B型流感病毒在我国很多地方成为引起季节性流感的优势流行株,特别是对儿童及青少年的致死率已经高于A型流感病毒。但针对B型流感病毒复制机制及相关宿主蛋白互作的研究较少。 

  与A型流感病毒含有多个亚型且宿主广泛不同,B型流感病毒主要分为Yamagata和Victoria两大谱系,主要感染人和少数其他哺乳动物,如海豹,猪等。有意思的是,禽类作为A型流感病毒的重要宿主,经常将A型流感病毒跨物种传播给哺乳动物并造成暴发。而B型流感病毒与A型流感病毒复制机制类似且受体相同(α-2,3和α-2,6唾液酸受体),却极少有禽类自然感染B型流感病毒的报道(仅有1980年匈牙利报道动物园鸟类感染1例,此后再无报道)。说明B型流感病毒在禽类体内无法有效复制,但具体机制尚不明确。 

  王晓钧团队前期研究已经证明,宿主ANP32A&B蛋白是不同物种A型流感病毒聚合酶发挥功能的决定性宿主蛋白(Zhang H et al, JVI 2019),并且揭示了猪ANP32A在猪易感禽流感并作为流感病毒储存库方面的分子机制(Zhang H et al, PLoS Path 2020)。在此基础上,该团队进一步利用聚合酶双荧光报告系统,检测不同物种ANP32A、ANP32B及ANP32E蛋白对B型流感病毒的支持作用,结果提示,哺乳动物ANP32A&B蛋白可以完全支持B型流感病毒聚合酶复制,禽类ANP32A由于有33个氨基酸的插入,禽类ANP32B由于129/130位点的突变,导致禽类ANP32A&B均无法有效支持B型流感病毒的复制。此外,该研究还发现,与无法支持A型流感病毒聚合酶活性不同,哺乳动物ANP32E蛋白对B型流感病毒聚合酶活性有一定的支持作用,禽类ANP32E由于有10个左右氨基酸的插入,导致禽ANP32E对病毒的支持活性远低于哺乳动物ANP32E。 

  为进一步探索不同物种ANP32蛋白支持B型流感病毒聚合酶活性差异的分子机制,该研究利用co-IP,SPR等技术检测发现,禽类ANP32B由于129/130位点的差异,导致其结合病毒聚合酶的能力显著低于哺乳动物ANP32B,而禽类ANP32A由于33个氨基酸的插入,导致其与病毒聚合酶的结合速率低于哺乳动物ANP32A,从而导致禽类细胞无法有效支撑B型流感病毒的复制。 

  该研究首次揭示了哺乳动物ANP32家族蛋白是支持B型流感病毒复制的关键宿主蛋白,并明确了禽类ANP32蛋白无法有效支持病毒聚合酶活性的分子机制(图1)。对理解B型流感病毒聚合酶功能、作用机理和宿主范围决定因素具有重要意义,同时可为抗B型流感病毒药物靶点设计和跨物种传播的防控提供理论依据。 

   

  图 1 不同物种ANP32家族蛋白支持A型和B型流感病毒聚合酶活性模式图 

  王晓钧团队成员张振宇博士和张海丽博士为文章共同第一作者,王晓钧研究员为通讯作者。该研究得到国家自然基金委创新群体项目(31521005),国家自然基金委青年项目(31702269)和黑龙江省自然科学基金(JC2018010)的资助。 

  原文链接: 

  https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1008989 

  参考文献: 

  1. Zhang H, Zhang Z, Wang Y, Wang M, Wang X, Zhang X, Ji S, Du C, Chen H, Wang X*. Fundamental contribution and host range determination of ANP32A and 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.
  2. 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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