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Nat Commun:是什么阻止禽流感病毒向人类细胞中传播

来源:本站原创 2019-12-12 02:46

2019年12月12日 讯 /生物谷BIOON/ --通常情况下禽流感病毒很难在人与人之间传播。但是,如果一旦发生这种情况,则可能引发大流行。 MDC和RKI的研究人员现在在《Nature Communications》杂志上解释了为什么病毒从动物到人类的传播没有那么容易。

每当人们突然感染H5N1,H7N9和H5N6等禽流感病毒时,世界卫生组织(WHO)都必须评估这种风险:这是大流行的最初迹象吗?还是仅通过与受感染的家禽密切接触才出现的少数病例?Max Delbrueck分子医学中心(MDC)的Matthias Selbach教授领导的研究人员现在发现了另一个谜题,这一谜题可能对该初步评估很重要。

在《Nature Communications》上发表的一篇论文中,研究人员解释说,禽流感A病毒(IAV)无法将受感染的人类细胞转化为有效的“病毒工厂”,因为它们在感染后不能产生足够的基质蛋白M1。该病毒需要这种蛋白质才能从细胞核中导出其遗传物质的许多副本,这是构建新病毒的前提。


(图片来源:Www.pixabay.com)

并非所有流感都是一样的。该家族的每个成员都以病毒表面上的两个关键蛋白亚型而命名:血凝素(H)使神经病毒能够感染可繁殖的人和动物细胞,而神经氨酸酶(N)则有助于病毒的后代从被感染的细胞中“自我提取”。在水禽中,有16种已知的血凝素亚型和9种已知的神经氨酸酶亚型。这样就产生了至少144种可能的组合,这些组合不断变化并适应新的宿主,例如鸡,但也包括哺乳动物,包括马,猪和人。

这种新的病毒变种通常比季节性流感更具危险性,因为人类免疫系统以前从未遇到过它们。在最坏的情况下,大流行可能会使数百万人丧生。例如,1918年的西班牙流感造成了5000万以上的受害者。因此,全世界的研究人员都在试图了解大流行发生的规律。

“人类和鸟类流感病毒的血凝素化学结构略有不同,这使得禽流感病毒难以渗透人细胞。”Selbach研究小组的博士研究生,本研究的主要作者Boris Bogdanow说道。

Boris Bogdanow和等人分别用禽流感病毒和人流感病毒感染了人肺上皮细胞。然后,他们在质谱仪中测量了所有新产生的蛋白质的量。博士后研究员Katrin Eichelbaum博士还开发了一种能够精确区分新旧蛋白质的方法。Boris Bogdanow报告说:“在第一个分析中,我们没有发现这两种菌株之间有任何重大差异。” “乍看之下,禽流感病毒和人类病毒在蛋白质生产方面几乎没有差异,这非常令人惊讶”。

对此,Bogdanow进行了更深入的分析,以更仔细地观察蛋白质的分布。最终作者发现了基质蛋白M1,该基质蛋白M1在感染人病毒的肺细胞中产生的数量更多。 M1蛋白尤其负责从受感染细胞的核中输出复制的病毒RNA,然后将其与其他新产生的病毒蛋白组装形成流感病毒的后代。因此,难道是由于存在的M1蛋白太少,人类细胞中禽流感病毒的病毒RNA仍被困在细胞核中吗?


荧光显微镜研究证实了这些怀疑。禽流感病毒的遗传物质远没有人类流感病毒的RNA分裂出细胞核的能力。在MDC的测序平台和Irmtraud Meyer教授的帮助下,他们在禽流感病毒的病毒RNA中发现了一个小片段,该片段影响了选择性剪接。 Bogdanow说:“我们称其为顺式调节元件。” “选择性剪接可调节最终由单个基因产生的蛋白质,因为许多基因编码的蛋白质不止一种。当人类细胞受到禽流感的攻击时,该元素可确保产生更多的M2而不是M1蛋白。”

为了评估此结果的相关性,罗伯特·科赫研究所的Thorsten Wolff教授及其研究小组将顺式调控元件从禽流感病毒转移到了人类病毒。确实确实导致人流感病毒在人肺细胞中复制的效率降低。

“禽流感病毒的致病性及其是否具有大流行潜力,当然取决于许多因素。” “关于细胞培养的研究不能涵盖所有这些因素。但是,将来在禽流感病毒的风险评估中包括对该RNA片段的分析可能会很有用。”(生物谷Bioon.com)


原始出处:Boris Bogdanow, Xi Wang, Katrin Eichelbaum, Anne Sadewasser, Immanuel Husic, Katharina Paki, Matthias Budt, Martha Hergeselle, Barbara Vetter, Jingyi Hou, Wei Chen, Lüder Wiebusch, Irmtraud M. Meyer, Thorsten Wolff, Matthias Selbach. The dynamic proteome of influenza A virus infection identifies M segment splicing as a host range determinant. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-13520-8
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