偏嗜α--2,6唾液酸受体增强H9N2亚型禽流感病毒在鸡群中传播能力的分子机制

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H9N2亚型禽流感病毒(Avian Influenza Virus,AIV)是中国家禽中最常见的病原体之一,给中国养禽业造成巨大经济损失。目前,绝大多数H9N2AIV流行株表现为趋向人源唾液酸受体(Siaα-2,6-Gal)结合的特性。尽管如此,现有的结果表明,禽气管细胞上分布的主要是禽源唾液酸受体(Siaα-2,3-Gal),那么,趋向于结合人源唾液酸受体对H9N2AIV的作用到底是什么?其分子机制是什么?这些问题尚不清楚。为此,在本研究中开展了以下研究。  首先,研究了决定偏嗜Siaα-2,6-Gal受体结合特性的关键氨基酸对H9N2AIV在鸡群中的传播作用。根据前期的研究结果,选取了两株倾向结合不同唾液酸受体的H9N2AIV,分别是A/chicken/Jiangsu/A2093/2011(H9N2)(简称A2093毒株,含HA-226L,偏嗜Siaα-2,6-Gal)和A/chicken/Shanghai/F/1998(H9N2(简称F98毒株,含HA-226Q,偏嗜Siaα-2,3-Gal)。通过反向遗传操作系统拯救获得了这两株重组病毒及它们的突变体,分别命名为rA2093和rA2093-HA-L226Q(偏嗜Siaα-2,3-Gal)、rF和rF-HA-Q226L(偏嗜Siaα-2,6-Gal),并进行了鸡的传播性试验。结果表明,接触组鸡只的咽拭子中能够检测到rA2093毒株,但无法检测到rA2093-HA-L226Q,即HA-Q226L能有效地提高rA2093毒株在鸡群中传播能力。反过来,HA-Q226L能显著地提高rF在接触组鸡只咽拭子中复制能力。尽管如此,rF及其突变体rF-HA-Q226L皆未能在接触组的拭子样品中检测到。这些结果表明,HA-Q226L在促进H9N2AIV在鸡群的传播力的过程中起着重要作用,且与其它氨基酸位点协同作用。进一步的研究发现,HA-Q226L能显著地提高rA2093毒株和rF在直接感染组或接触组鸡气管中的病毒滴度。综上所述,发现HA-Q226L能显著地提高H9N2AIV在鸡上呼吸道的复制能力,从而在促进该病毒在鸡群的传播能力中起着重要作用。  接着,从3个方面来研究HA-Q226L增强H9N2AIV在鸡群中复制和传播能力的分子机制。1)受体结合阶段:HA-Q226L会下调rA2093毒株和rF毒株与鸡气管细胞上的受体结合能力。2)病毒释放阶段:HA-Q226L使rA2093和rF的病毒样颗粒更易从细胞上释放出来。3)热稳定性和酸稳定性:HA-Q226L能显著地提高rA2093和rF的热稳定性和酸稳定性。这些结果表明,HA-Q226L增强H9N2AIV子代病毒在细胞上的释放能力,且提高了病毒在环境(热、酸)中的稳定性,从而促进了H9N2AIV在鸡群中复制和传播能力。  综上所述,本研究证明了HA-Q226L能使H9N2AIV的受体特异性从偏嗜禽源Siaα-2,3-Gal转变为偏嗜结合人源Siaα-2,6-Gal,且在增强H9N2AIV在鸡群中传播能力中起着重要作用。其分子机制是HA-Q226L能促进H9N2AIV从细胞膜上的释放,从而有助于病毒的复制;此外,HA-Q226L能够增强H9N2AIV的热稳定性和酸稳定性,使病毒更适应环境。
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