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2003年H5N1亚型高致病性禽流感再度流行以来,全球养禽业多次爆发禽流感疫情;同时发生378人感染,238人死亡的病例(2008年4月3日,WHO)。H5N1亚型禽流感在世界范围内持续流行,不仅给全球养禽业带来不可估量的损失,而且对野鸟生存和人类健康构成巨大威胁。尽管到目前为止,禽流感病毒感染人以及在人际间传播的效率还非常低,但重复感染病例的累积可能会产生在人际间传播能力增强的毒株,进而可能引发人类流感大流行。目前,禽流感病毒突破种属间屏障感染人的分子机制还不十分清楚,对病毒受体结合特性仍未达成共识。因此,明确H5N1亚型禽流感病毒同哺乳动物细胞表面受体,特别是与人呼吸道上皮细胞受体结合的局限性,以及可感染人的H5N1亚型流感病毒同禽源病毒在氨基酸序列和受体结合位点结构存在的差异,对认识H5N1亚型禽流感病毒突破种间屏障感染人类的分子机制具有重要意义。我们将来自NCBI流感病毒数据库的H3和H5亚型血凝素氨基酸序列,依据亚型和宿主来源不同采集6个序列集:Set1、Set2、Set3、Set4、Set5和Set6。使用ClustalX 1.83和Entropy 2.5软件,通过多序列比对、熵值计算、聚类分析等方法,构建了各序列集的优势序列模型。以晶体结构1MQM和1JSN为模板,基于DS 2.0(Discovery Studio 2.0)软件的Modeller9 V2模块逐一构建优势序列的三维结构,定义与配体距离6.5?的氨基酸构成受体结合位点。分析结果确定了H3亚型由98、133、134等24个位点构成;H5亚型受体结合位点由91、129、130等27个位点构成。这些氨基酸残基中,H3亚型的98、134、136、153、154和185非常保守,H5亚型的149、180和191非常保守,表明这些位点在病毒识别受体的结合过程中是非关键性的。H3亚型人和禽分离株熵值比对结果133、135、137、138、145、155、186、190、222、225、226和227差别明显,H5亚型人源和禽源病毒的129、141、183和218位点熵值差异明显。受体结合位点这些熵值差异显著的位点可能决定了宿主特异性。分析结果表明H3和H5亚型具有不同的受体结合特性。利用DS 2.0的Zdock模块将受体唾液酸分子对接到HA三维模型受体结合位点,用Rdock模块进行结构优化。利用DS 2.0进行HA与配体唾液酸分子复合物的动力学模拟。根据受体结合位点氨基酸残基在与受体结合时的贡献不同,定义了促结合氨基酸和阻遏氨基酸。如:Lys、Arg、Ser、Asn、Ala、Gln、Ile、Thr、Tyr等氨基酸的结合能较低,对HA和唾液酸结合起明显的促进作用;186位点的Glu对复合物的稳定起到阻遏作用。当H5亚型病毒受体结合位点,尤其是关键作用位点131、149、181、182、186、190、221、224的一个或多个氨基酸残基朝向Lys、Arg、Ser、Asn、Ala、Gln、Ile、Thr、Tyr等促结合氨基酸突变时;尤其是这些位点突变为Tyr、Arg、Asn、Lys、Ser、Gln等低结合能或易形成氢键的氨基酸时,血凝素仅单个位点变化就可显著提高与α-2,6唾液酸分子的结合能和氢键数量。推测这些变化可使H5N1亚型禽流感病毒对人类感染能力提高。