Delist.ru

Рецепторная специфичность вирусов гриппа разных хозяев (01.10.2007)

Автор: Гамбарян Александра Сергеевна

*См подпись под табл. 3.

H7 вирусы можно квалифицировать, как вирусы, адаптированные к курам. Наподобие куриных Н5 они адаптированы к сульфатированным рецепторам на базе дисахарида второго типа: Gal?1-4GlcNAc?. Американсткие изоляты, включая человеческий А/New York/107/03 (H7N2) с максимальным сродством связываются с Su-3`SLN, а H7N7 вирусы, изолированные от людей в 2003 в Нидерландах - с Su-SLex. Отличительной чертой этих вирусов является умеренная способность связывать 6`SLN-рецептор.

Среди Н9 вирусов встречается все мыслимое разнообразие рецепторных фенотипов. Некоторые из Американских вирусов (Goose/Minnesota/73, Turkey/WI/01/1996, Turkey/MN38391-6/1995) как и российские Н9 вирусы уток, обладают типичным «утиным» рецепторным фенотипом.

Вирусы Chicken/NJ/12220/97 и Pheasant/Wisc/1780/88 лучше всего связываются с фукозилированными сиалосахарами Slex and Su-Slex. Вирус Ck/Korea/96323/96 предпочитает сульфатированные рецепторы; к фукозилированным сахарам – сродство понижено. Эти вирусы, как и все американские Н9 совершенно не связывают 6`SLN.

Все исследованные южноазиатские Н9N2 вирусы, как и было показано ранее М.Н.Матросовичем, (Matrosovich et al., 2001) утратили способность связывать рецепторы 3`SLN, SLec, Su-SLec , SLex. Все они, в той, или другой степени, связывают 6`SLN. Однако для большинства из них сродство к сульфатированным Sia2-3Gal рецепторам на базе дисахарида второго типа Gal?1-4GlcNAc? (Su-3`SLN и Su-Slex) выше, чем к 6`SLN. Важно подчеркнуть, что к сульфатированному Sleс сродство совершенно не повышено – это указывает на то, что позиция сульфогруппы, приводящая к резкому (более чем в 100 раз) повышению сродства строго определена.

рованы от домашней птицы, но были также изоляты от свиней и людей; среак слВирусы лошадей (Н3N8), включая родственный им вирус, выделенный от собаки (Crawford et al., 2005), строго адаптированы к Sia2-3Gal – рецепторам и предпочитают сульфатированные формы: Su-3`SLN или Su-SLex.

Механизм распознавания фукозилированного и сульфатированного рецептора Su-SLex .

Рис.3 Расположение фукозилированного рецептора Su-SLex в РСУ утиного Н3 вируса. Рецептор вмещен в РСУ гемагглютинина закристализованного в присутствии рецептора LSTa (1MQM, Brookhaven Protein Databank, Ha и др., 2003) путем наложения галактозы Su-SLex (2KMB, Brookhaven Protein Databank, Ng and Weis 1997) на галактозу LSTa. Основная часть рецептора представлена в формате “stick”, за исключением фукозы и сульфогруппы (формат CPK). 222, 190 и 193 аминокислоты помечены.

Молекулярный механизм распознавания рецептора у вирусов гриппа уток разных субтипов одинаков. Их рецептор-связывающий участок эволюционно крайне стабилен и формируется рядом консервативных аминокислот (97, 98, 99, 134, 138, 139, 153, 183, 184, 190, 194, 195, 225, 226 и 228; нумерация по H3 здесь и далее). На рисунке 3 показано вмещение рецептора Su-SLex в РСУ утиного Н3 вируса. Видно, что фукоза рецептора Su-SLex перекрывается с крупной 222 аминокислотой (Trp222) гемагглютинина. Сульфагруппа, напротив, отдалена от поверхности гемагглютиниа и направлена в раствор (На рисунке – вперед).

Высокое сродство к Su-SLex у вирусов субтипов H1 и H9 сопровождается реконструкцией 222-228 петли и 190-194 ?-спирального участка гемагглютинина.

У всех H1N1 вирусов свиней, которые хорошо связывают Su-SLex заменена 190 аминокислота.

H9N2 вирусы Юговосточной Азии связывают Su-3`SLN и Su-SLex с равным сродством, что указывает на то, что перекрывание фукозы с кромкой РСУ, характерное для большинства утиных вирусов, отсутствует. Связывание с сульфатированными рецепторами Su-3`SLN и Su-SLex более чем в 100 раз сильнее, чем с исходными 3`SLN и SLex. В то же время сродство к Su-Sleс остается очень низким. Это указывает на то, что сульфогруппа рецептора, расположенная в конкретном положении, вступает в выгодные энергетические взаимодействия с гемагглютинином. У данных вирусов Gln226 заменен на Leu, а Glu190 на Ala, Tre или Val. На рис. 4 приведена модель расположения Su-SLex в РСУ H9N2 вируса A/Swine/Hong Kong/9/98, полученная путем наложения галактозы Su-SLex на галактозу рецептора LSTa, в составе комплекса с данным гемагглютинином (структура 1MQM, Brookhaven Protein Databank, Ha и др., 2001).

У данного вируса вследствие замены Gln226/Leu торcионный угол между сиаловой кислотой и галактозой отличается от этого угла в комплексах рецептора с гемагглютининами H3 и H5 птичьих вирусов, (Ha и др., 2001).

Вследствие этого изменения угла расположение фукозы и сульфо-группы меняется. Фукоза рецептора свободно возвышается над 222 и 227 аминокислотами, а сульфо-группа идеально входит в углубление между аминокислотами 186, 187 и 190, появившееся в этом месте гемагглютинина в результате замены Glu190 на Val. Таким образом замена Gln226/Leu, ответственная за повышение сродства к Sia?2-6Gal рецепторам (Vines и др, 1998), в случае H9N2 обеспечивает, помимо этого, еще более высокое сродство к сульфатированным Sia?2-3Gal рецепторам (Gambaryan и др., 2007).

Рис. 4 Расположение сульфатированного и фукозилированного рецептора Su-Sleх в РСУ вируса A/Swine/Hong Kong/9/98, полученная путем наложения галактозы Su-SLex на галактозу рецептора LSTa, в составе комплекса с данным гемагглютинином (структура 1JSD, Brookhaven Protein Databank, Ha и др., 2001). Основная часть рецептора представлена в формате “stick”, за исключением сульфа-группы и фукозы (формат CPK). Помечены ключевые аминокислоты.

Связь между изменениями рецепторной специфичности вирусов гриппа при переходе к новым хозяевам и составом рецепторов на клетках мишенях разных хозяев.

Связывание вирусов с ганглиозидами, отличающимися длиной сахаридной ножки

В 1999 г. М.Н.Матросовичем было отмечено, что в разных эволюционных ветвях ВГ кур регулярно возникают такие признаки, как делеция в стеблевом участке нейраминидазы и появление дополнительных сайтов гликозилирования в области рецепторного кармана гемагглютинина (Matrosovich et al., 1999). Поскольку эти изменения заглубляют активные центры обоих оболочечных белков относительно внешней поверхности вириона, можно предположить, что вирус приспосабливается к рецепторам с более длинной углеводной цепью.

Для изучения влияния дополнительных сайтов гликозилирования на способность связываться с рецепторами мы исследовали связывание вирусов с ганглиозидными препаратами, различающимися числом сахаридных звеньев.

Для получения таких препаратов мы проводили двуступенчатую элюцию ганглиозидов из клеточных мембран и получали «легкую» фракцию, с 3-7 звенными ганглиозидами, и «тяжелую» фракцию, содержащую ганглиозиды с более длиной ножкой.

В таблице 6 приводятся значения относительного сродства ряда вирусов к двум препаратам "легких" ганглиозидов: из мозга быка и из эпителиальных клеток кишечника утки и к трем препаратам "тяжелых" ганглиозидов: из эпителиальных клеток кишечников утки, кишечника курицы и легких мартышки. (С "легкими" фракциями ганглиозидов из кишечника цыпленка и из легких мартышки ни один из испытанных вирусов гриппа не связывался)

Из таблицы видно, что вирусы уток примерно с равным сродством связываются со всеми препаратами ганглиозидов. Из этого следует, что ганглиозиды с короткой ножкой (легкая фракция) являются для них вполне хорошими субстратами.

ВГ человека совершенно не связываются с легкими фракциями ганглиозидов, кроме того, они не связываются и с тяжелыми ганглиозидами из кишечника утки. Эти результаты хорошо согласуются с данными Miller-Podraza et al., (2000).

Связывание вирусов кур с легкими фракциями ганглиозидов строго коррелирует с отсутствием сайта гликозилирования 158 аминокислоты. Ни один из вирусов с этим сайтом не связывается с легкими фракциями, в то время, как вирусы без сайта (включая вирус Тюленя Seal/Massachuset/1/80, родственный вирусу FPV/Rostok/34) - связывают. Однако картина связывания не так однородна, как для утиных вирусов. Вирусы кур связывают тяжелые фракции ганглиозидов кишечника курицы и трахеи мартышки с большим сродством, чем ганглиозиды кишечника утки. Очевидно, в этих препаратах есть более подходящая рецепторная детерминанта для этих вирусов.

Табл. 6. Относительное сродство вирусов гриппа уток, кур и людей к легкой (л) и тяжёлой (т) фракциям ганглиозидов из мозга быка (ГМБл), кишечника утки (ГКУл и ГКУт), кишечника курицы (ГККт) и трахеи мартышки (ГТМт)

ГМБл ГКУл ГКУт ГККт ГТМт

Вирусы уток

Duck/France/46/82 H1N1 20 20 20 20 20

Duck/Alberta/35 H1N1 20 20 20 20 20

Duck/New Jersey/1580/78 H2N3 30 30 30 30 30

Pintail/Primorie/695/76 H2N2 30 30 30 30 30

Duck/Buryatia/652/88 H3N8 30 30 30 30 30

Duck/Buryatia/664/88 H3N8 30 30 30 30 30

Duck/Czechoslovakia/56 H4N6 40 40 40 40 40

Duck/Hong Kong/205/77 H5N3 40 40 40 40 40

Duck/ Minnesota /1525/81 H5N1 30 30 30 30 30

Duck/Hong Kong/308/78 H5N3 40 40 40 40 40

Duck/Alberta/60/76 H12N5 20 20 20 20 20

Вирусы кур

Ch/Hong Kong/728/97 H5N1 30 30 40 60 60

загрузка...