鄧迎春 柳青 黃強(qiáng)

(復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，上海200438)

禽流感病毒HA蛋白與人受體的分子對接

鄧迎春 柳青 黃強(qiáng)*

(復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，上海200438)

血凝素(hemagg lutinin，HA)是位于禽流感病毒表面的糖蛋白。在病毒感染過程中，HA與禽類宿主細(xì)胞表面受體結(jié)合，介導(dǎo)病毒膜與宿主核內(nèi)體膜的融合，在傳染過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。自然界中的禽流感病毒處于不斷演化之中，其HA的禽受體結(jié)合位點常常發(fā)生氨基酸變異。因此，當(dāng)HA變異體與人受體結(jié)合能力較強(qiáng)時，禽流感病毒往往會發(fā)生跨種傳播而感染人。為預(yù)防禽流感的跨種傳播，人們迫切需要發(fā)展大規(guī)?？焖贆z測或預(yù)測HA變異體與人受體結(jié)合親和力的方法，以評估各種新發(fā)禽流感病毒的跨種傳播能力，提前篩選出有潛在危險的病毒株。針對此問題，本研究以H7N9亞型的HA蛋白H7為研究對象，發(fā)展了一種運用分子對接的計算方法，預(yù)測HA變異體與人受體的結(jié)合親和力。該方法的計算結(jié)果表明，H7與人受體的結(jié)合親和力普遍弱于有較強(qiáng)傳染人能力的H1，說明H7N9亞型病毒的跨種傳播能力普遍較弱；但是，計算分析也揭示，部分新發(fā)的H7N9毒株的HA有強(qiáng)的人受體結(jié)合親和力，提示在自然演化過程中，H7N9病毒有可能演化出具有較強(qiáng)的感染人能力的新毒株，這與2013年禽流感疫情的實際發(fā)生情況相一致。因此，本文所發(fā)展的計算方法可用于快速預(yù)測新發(fā)禽流感病毒HA與人受體的結(jié)合親和力，為新發(fā)禽流感病毒的跨種傳播風(fēng)險評估提供理論依據(jù)。

禽流感病毒；跨種傳播；受體結(jié)合特異性；分子對接；結(jié)合自由能

1 引言

禽流感是一種由禽流感病毒引起的鳥禽類傳染病。野生水禽是禽流感病毒的自然宿主，禽流感主要在禽類中流行。但是，當(dāng)禽流感病毒的基因組發(fā)生一定變異后，病毒會發(fā)生跨種傳播而感染人，甚至引發(fā)人類流感大流行。例如，1918年H1N1西班牙流感、1957年H2N2亞洲流感、1968年H3N2香港流感、1977年H1N1墨西哥流感和2009年H1N1豬流感1－5。其中最嚴(yán)重的1918年流感造成的死亡人數(shù)達(dá)五千萬6。因此，對禽流感病毒跨種傳播機(jī)制的研究，有助于更好地對禽流感進(jìn)行防控。

血凝素(HA)蛋白是禽流感病毒表面的一種糖蛋白。其在病毒感染宿主細(xì)胞過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用：與宿主細(xì)胞表面糖蛋白末端的特異性糖鏈結(jié)合，介導(dǎo)病毒膜與宿主核內(nèi)體膜的融合7。HA蛋白是由HA 1鏈和HA 2鏈組成的三聚體。HA蛋白可被分為兩個結(jié)構(gòu)域(圖1)：遠(yuǎn)離病毒外膜的球狀結(jié)構(gòu)域和靠近外膜的莖狀結(jié)構(gòu)域。受體結(jié)合域位于球狀結(jié)構(gòu)域的頂端。它狀如淺口袋，邊緣是3個二級結(jié)構(gòu)單元：130環(huán)(130-loop)、190螺旋(190-helix)、220環(huán)(220-loop)(H3亞型氨基酸序號)；底部是4個保守氨基酸(Y98，W 153，H183，Y195，H3亞型氨基酸序號)7。

HA蛋白結(jié)合域一般與禽受體a2,3唾液酸(a2,3 term inal SIA，SAa2,3Gal)結(jié)合。但是，當(dāng)HA蛋白基因組發(fā)生變異后，HA可能與人受體a2,6唾液酸(a2,6 term inal SIA，SAa2,6Gal)結(jié)合。病毒因此發(fā)生跨種傳播而感染人。HA蛋白受體結(jié)合特異性的轉(zhuǎn)換是病毒產(chǎn)生人適應(yīng)性的關(guān)鍵特性之一7。HA蛋白受體結(jié)合特異性極大地影響禽流感病毒的宿主范圍8。HA受體結(jié)合特異性從禽受體轉(zhuǎn)為人受體，是出現(xiàn)致疫情病毒的先決條件9。HA蛋白一兩個氨基酸置換突變就足以導(dǎo)致這種轉(zhuǎn)換9,10。H1的E190D/G225D突變，H2/H3的Q226L/G228S突變，H7N9的Q226L/I、G186V突變都導(dǎo)致了其受體結(jié)合特異性的轉(zhuǎn)換9,11－14。突變可能使HA蛋白與人受體之間相互作用發(fā)生改變。突變后人受體糖環(huán)能與H1第190位D和225位D之間形成氫鍵15,16。突變后H2/H3第226位L創(chuàng)造一個疏水的環(huán)境使HA與帶C6疏水原子的人受體結(jié)合；第228位S與人受體末端SA1形成氫鍵17,18。

圖1 HA蛋白和人受體類似物結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structuresof HA and LSTc(a)HA(PDB code:4JTV);(b)human-like receptoranalogue(LSTc)

目前人們主要通過實驗方法和理論計算方法來檢測禽流感病毒HA與人受體的相互作用。實驗方法能較為準(zhǔn)確地分析病毒株與人受體的結(jié)合能力19,20。但是，自然界中的禽流感病毒多樣性豐富，變異頻率高，不斷有新的毒株產(chǎn)生，使用實驗方法分析每一毒株的結(jié)合能力有一定難度。所以，能進(jìn)行大規(guī)?？焖兕A(yù)測的理論計算方法是實驗手段的有力補充。通過預(yù)測方法的前期計算篩選，可以有效地縮小需進(jìn)一步實驗分析的病毒株數(shù)目。而且，隨著二代測序的應(yīng)用，人們可以快速地獲得HA蛋白的氨基酸序列。所以，是否可以發(fā)展一種從氨基酸序列出發(fā)構(gòu)建HA三維結(jié)構(gòu)模型，快速預(yù)測HA蛋白與人受體結(jié)合能力的理論計算方法，以便人們可以有效地發(fā)現(xiàn)危險毒株？針對此問題，本文發(fā)展了一種計算預(yù)測方法，通過分子對接來計算H7亞型病毒的HA與LSTc的相互作用，預(yù)測病毒HA與人受體的結(jié)合能力，分析其與人受體的結(jié)合特異性，以快速地預(yù)測新發(fā)禽流感病毒感染人的潛力。

2 計算方法

2.1 分子對接系統(tǒng)的構(gòu)建

本文選擇了H1和H7禽流感病毒亞型的HA蛋白作為研究對象。我們從蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(Protein Data Bank)下載了H1和部分H7的HA蛋白晶體結(jié)構(gòu)，對HA蛋白晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行去水去雜原子處理，對只有單亞基的晶體結(jié)構(gòu)運用PyMOL對稱性命令構(gòu)建三聚體，對亞基個數(shù)超過3的晶體結(jié)構(gòu)刪除多余的亞基，獲得HA蛋白的標(biāo)準(zhǔn)三聚體模型；從GISAID數(shù)據(jù)庫(http://platform.gisaid.org/)和GenBank數(shù)據(jù)庫(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/)下載了部分H7N9亞型HA蛋白的氨基酸序列，然后通過同源建模方法21構(gòu)建HA蛋白的三維結(jié)構(gòu)模型。共獲得12個H1晶體結(jié)構(gòu)、37種H7N9毒株HA蛋白的三維結(jié)構(gòu)模型、2種H7N9毒株HA蛋白晶體結(jié)構(gòu)和1種H7野生毒株晶體結(jié)構(gòu)(見Supporting Information表S1)。

為構(gòu)建精細(xì)準(zhǔn)確的對接系統(tǒng)，本研究的H1，以H1與LSTc的復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)4JTV為參考；從4JTV中分離出C鏈的人受體類似物L(fēng)STc，作為后續(xù)構(gòu)建對接系統(tǒng)的配體，其余H1蛋白通過PyMOL軟件被align到4JTV的坐標(biāo)體系中，另存H1蛋白于4JTV坐標(biāo)體系中，因此配體LSTc位于蛋白質(zhì)受體結(jié)合域。以此方法構(gòu)建H1亞型的分子對接系統(tǒng)。H7以A/Anhui/01/2013(PDB code：4BSE)為參考構(gòu)建分子對接系統(tǒng)。

2.2 分子對接

AutoDock程序在生物分子復(fù)合物的結(jié)構(gòu)和功能分析及分子設(shè)計方面被廣泛地用以預(yù)測22－24。本研究使用了AutoDock4.224進(jìn)行分子對接研究。以禽流感病毒的HA蛋白為受體，LSTc為配體構(gòu)建分子對接系統(tǒng)。由于在建模配體－蛋白相互作用中，水的表現(xiàn)和角色非常重要25，加水對接能明顯地提高對接的能量估計精度和對接性能25，我們在對接中給配體加了水，模擬配體分子在水環(huán)境中與受體結(jié)合的過程。對接參數(shù)設(shè)置為，配體可旋轉(zhuǎn)鍵12個；將LSTc中唾液酸C8原子坐標(biāo)設(shè)為格子中心；格子大小設(shè)置為X，Y，Z：80，80，80；對接次數(shù)為2000，每個蛋白對接模擬2000次，其它參數(shù)為系統(tǒng)默認(rèn)。對接結(jié)束后對于每個蛋白我們將獲得配體的2000個不同構(gòu)象與HA蛋白的結(jié)合自由能。結(jié)合構(gòu)象和結(jié)合自由能將作為后續(xù)處理和分析的依據(jù)。分子對接流程見圖2。

3 結(jié)果與討論

3.1 最低結(jié)合自由能分析

本文選擇的H1毒株與人受體的結(jié)合能力都很強(qiáng)15－17,26－28。以3UBE15為例，它是引發(fā)2009年H1N1流感的毒株A/California/04/2009的晶體結(jié)構(gòu)。H1N1曾導(dǎo)致多次全球疫情大流行，死亡人數(shù)眾多。它在人與人之間傳播的效率證明2009H1N1完全適應(yīng)了在人與人之間傳播29,30。糖微陣列研究和ELISA實驗表明人型H1N1只與SAa2,6Gal結(jié)合，幾乎不與SAa2,3Gal結(jié)合15，具有很強(qiáng)的人受體偏好性。本文選擇的39個H7N9毒株是從Lam等31的文章附錄文件中選擇的，我們盡量在附錄中選擇傳人的毒株來做分子對接。野生型H7毒株A/ turkey/Italy/214845/2002(H7N3)(PDB code:4BSI)13不感染人。

圖2 HA蛋白變異體組的分子對接流程圖Fig.2 M olecu lar dock ing flow chart of HA variants

我們將39種H7N9對接后的最低結(jié)合自由能列于表1。我們發(fā)現(xiàn)39種H7N9毒株的最低結(jié)合自由能在－53.3至－43.8 kJ·mol－1之間。較高結(jié)合自由能的毒株有A/Nanjing/5/2013，A/Jiangsu/09/2013等，較低結(jié)合自由能的毒株有A/Guangdong/05/ 2013，A/Hong Kong/734/2014等。最高能量毒株為A/Nanjing/5/2013，其最低結(jié)合自由能為－43.8 kJ· mol－1，最低能量毒株是A/Guangdong/05/2013，其最低結(jié)合自由能為－53.3 kJ·mol－1。H1N1亞型A/ California/04/2009(3UBE)毒株的最低結(jié)合自由能為－51.2 kJ·mol－1。而39種H7N9毒株中，有12/39約31%的毒株最低結(jié)合自由能大于－46.1 kJ· mol－1，大部分25/39約64%的毒株的最低結(jié)合自由能在－50.2至－46.1 kJ·mol－1之間，僅有2/39約5%小于－50.2 kJ·mol－1。H7N9病毒的HA與人受體的結(jié)合親和力普遍弱于有較強(qiáng)傳染人能力的H1N1，說明H7N9亞型病毒的跨種傳播能力普遍較弱。但是有些H7N9中毒株的最低結(jié)合自由能接近H1N1，表明H7N9在進(jìn)化過程中可能會演化出感染人能力較強(qiáng)的毒株，值得注意。在文獻(xiàn)14中確認(rèn)的8種致死毒株中，6/8約75%的最低結(jié)合自由能小于等于－46.1 kJ·mol－1(表2)。野生型H7的最低結(jié)合自由能較高，為－46.7 kJ·mol－1。

3.2 構(gòu)象分類

由于人受體末端糖環(huán)SA1與HA結(jié)合域底部保守氨基酸153W之間有范德華力7。而糖環(huán)GlcNAc3一端連接著宿主糖蛋白，不太可能與153W靠得太近。所以合理構(gòu)象中HA蛋白的153W殘基離SA1距離近，離GlcNAc3遠(yuǎn)。我們計算了HA 153W殘基CH2原子與SA1糖環(huán)C5原子的距離D_SIA，以及HA 153W殘基CH2原子與GlcNAc3糖環(huán)C1原子的距離D_NAG。以前者為橫坐標(biāo)，后者為縱坐標(biāo)，遍歷AutoDock結(jié)果中所有可能構(gòu)象，以能量最低的構(gòu)象顏色為紅，能量最高的構(gòu)象顏色為藍(lán)，能量介于兩者之間的構(gòu)象按能量高低做漸變色圖，見圖3(a)。經(jīng)計算，A/California/ 04/2009 HA和LSTc復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)3UBE中D_SIA約為0.481 nm，D_NAG約為1.088 nm。因此我們舍棄了D_NAG小于0.8 nm的構(gòu)象，這部分構(gòu)象結(jié)合方向為無效結(jié)合方向。我們將這部分構(gòu)象稱為無效構(gòu)象，將D_NAG大于等于0.8 nm的構(gòu)象稱為有效構(gòu)象。文中后續(xù)處理對象皆為有效構(gòu)象。以有效構(gòu)象中結(jié)合自由能最低的構(gòu)象為參考，計算其余有效構(gòu)象與最低能量構(gòu)象的均方根偏差(RMSD)。然后以每個構(gòu)象的結(jié)合自由能為縱坐標(biāo)，以每個構(gòu)象與最低能量構(gòu)象的RMSD為橫坐標(biāo)，以最低能量顏色為紅，最高能量顏色為藍(lán)，中間能量構(gòu)象顏色在紅和藍(lán)之間漸變，作HA蛋白對接的能量分布散點圖(energy distribution scatter diagram)，見圖3(b)?？拷畹徒Y(jié)合自由能構(gòu)象的點出現(xiàn)得越多，表明對接中出現(xiàn)低結(jié)合自由能的概率越大，此HA蛋白與人受體越容易結(jié)合，親和力越強(qiáng)。我們看到H1與人受體的結(jié)合能力強(qiáng)，其有很多構(gòu)象在結(jié)合自由能和RMSD方面有接近能量最低的構(gòu)象的趨勢。圖3(c)列舉了部分趨勢上接近最低能量的構(gòu)象。能量小于－41.9 kJ· mol－1，RMSD小于0.4 nm的構(gòu)象被列出。可以看到結(jié)合的可能構(gòu)象有很多。

表1 H 7與LSTc的最低結(jié)合自由能Tab le1 Lowestbinding freeenergy of HA and LSTc

表2 8種致死的H7N9毒株HA的最低結(jié)合自由能Table2 The lowestbinding freeenergy of HA from 8 fatalH7N9 isolates

依據(jù)對接后的結(jié)合自由能和構(gòu)象，我們對H7亞型的每一個HA蛋白作了對接能量分布散點圖。我們發(fā)現(xiàn)39種H7N9毒株中，文獻(xiàn)14中確定致死的8種毒株，有7種的能量變化和H1N1類似，分子對接預(yù)測正確率約為87.5%(圖4)。A/Shanghai/1/ 2013和A/Anhui/1/2013是H7N9剛爆發(fā)時的毒株，已有結(jié)晶結(jié)構(gòu)。其中對A/Anhui/1/2013毒株的研究發(fā)現(xiàn)其HA與人受體的結(jié)合力比野生型H7強(qiáng)，可能是通過Q226L和G186V突變獲得了兩個大的疏水殘基；前一個突變與1957年的H2和1968年的H3的疫情病毒一樣；H7獲得了典型大流行禽流感毒株的一些受體結(jié)合特征13。A/Anhui/1/2013毒株被WHO推薦為候選的疫苗病毒32。研究發(fā)現(xiàn)A/Anhui/ 1/13 HA與人受體有一定的結(jié)合能力，如果再發(fā)生G228S單基因突變，能極大地提高HA與人受體的結(jié)合能力33。毒株A/Shanghai/1/2013能量分布亦與H1N1類似，其雖保留了226Gln，與人受體亦有結(jié)合能力20。一種致死毒株A/Jiangsu/01/2013的對接結(jié)果能量分布與H1N1類似度相對小，可能是由于HA三維結(jié)構(gòu)建模存在偏差。

圖3 構(gòu)象分類Fig.3 Conform ational classification(a)all conformations,D_SIA is the distancebetween HA and SA 1, D_NAG is the distance between HA and GlcNAc3;(b)reasonable conformations;(c)binding posewhoseΔG<－41.9 kJ·mol－1and root-mean-square deviation(RMSD)<0.4 nm.color online

圖4 8種致死的H 7N9毒株HA的對接能量分布圖Fig.4 Energy distribution scatter diagram of HA from 8 fatalH 7N9 isolates*Thepattern of thepicturesis similar to H1 except(f).

剩余的31種H7N9毒株中，有些確定是從病人體內(nèi)提取的樣本，有些沒有查詢到相關(guān)文獻(xiàn)。31種毒株的對接能量分布有些與H1N1能量分布類似，有些不類似。其中A/Zhejiang/22/2013是病人毒株，其HA也發(fā)生了Q226L置換突變34(圖5(b))。把A/Anhui/02/2013與A/Anhui/01/2013和A/Anhui/ 03/2013比較發(fā)現(xiàn)(圖5(a))：其中A/Anhui/01/2013和A/Anhui/03/201314是致死的，對接能量分布與H1N1類似并且能量偏低；而A/Anhui/02/2013不致死，其對接能量分布與H1N1類似，但結(jié)合自由能較高。說明有些H7N9毒株與人受體的對接能量分布與H1N1類似和接近，H7N9在演化過程中有可能產(chǎn)生與人受體具有較高親和力的毒株。

根據(jù)世界衛(wèi)生組織的報告，自2013年以后，H7N9禽流感病毒導(dǎo)致571人感染，212人死亡32。H7N9雖然獲得了典型大流行禽流感毒株的一些受體結(jié)合特征，但是受體結(jié)合特異性依然是禽受體偏好，限制了H7N9在人與人之間傳播13。A/ Shanghai/1/2013能與人受體結(jié)合，但依然偏好禽受體20。H7N9 HA與人受體的結(jié)合力與典型大流行H1毒株相比仍存在差距，與典型大流行毒株的高效氣溶膠傳播相比，該差距影響了H7N9通過氣溶膠有效傳播33。

3.3 親和力-特異性圖

由于對接后LSTc有很多可能構(gòu)象，沒有唯一最優(yōu)構(gòu)象，所以我們定義了一個特異性函數(shù)S來進(jìn)行統(tǒng)計分析HA蛋白與人受體的親和力。根據(jù)范特霍夫等溫公式ΔG=ΔG0+RT ln J(其中ΔG為吉布斯自由能，ΔG0為同一溫度和標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)下的吉布斯自由能，R為氣體常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度)，等溫等壓條件下，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，ΔG為0，J變?yōu)槠胶獬?shù)。于是有ΔG0=－RT ln K，平衡常數(shù)K=exp(－ΔG0/RT)。我們用有效構(gòu)象中最低結(jié)合自由能構(gòu)象的平衡常數(shù)，除以所有有效構(gòu)象的平衡常數(shù)之和，表示此HA蛋白最低構(gòu)象出現(xiàn)的概率，代表此HA蛋白與人受體的結(jié)合特異性：

依據(jù)對接后的結(jié)合自由能和構(gòu)象，我們用上述方法計算出每一個HA蛋白與人受體的特異性，與最低結(jié)合自由能作圖，H1、H7N9和野生型H7分別被標(biāo)記成綠色、紅色和藍(lán)色，得到圖6。由圖6可以看出，禽流感病毒HA變異體組與LSTc結(jié)合能力的整體趨勢是圖中箭頭所指方向。HA蛋白與人受體LSTc的結(jié)合自由能越低，同時特異性越高，說明HA蛋白與人受體結(jié)合時最低能量構(gòu)象出現(xiàn)的概率就越高，由此推斷HA與人受體的親和力越強(qiáng)。從趨勢上看，H7N9與人受體的親和力普遍低于具有較高感染人能力的H1N1，說明H7N9傳染人的能力較弱；但有些H7N9毒株與人受體的結(jié)合力接近H1N1，說明H7N9在演化過程中可能會演化出具有較高感染人能力的毒株，這與2013年H7N9禽流感疫情的實際發(fā)生情況一致。Shi等20用H1N1 A/California/04/2009作為人受體特異性對照，野生型H5N1A/Anhui/1/2005作為禽受體特異性對照，研究H7N9 A/Anhui/1/2013、H7N9 A/ Shanghai/1/2013的受體結(jié)合特異性，發(fā)現(xiàn)H7N9A/ Anhui/1/2013和H7N9 A/Shanghai/1/2013既可以與禽受體也可以與人受體結(jié)合，但是二者與禽受體結(jié)合的特異性更強(qiáng)。野生型H7用藍(lán)色標(biāo)出，特異性明顯較低。

圖6 親和力－特異性(S)圖Fig.6 A ffinity－specificity(S)figuregreen points:H1;red points:H7N9;bluepoint:w ild type H7. coloronline

本文預(yù)測的是H7N9亞型與人受體結(jié)合的整體趨勢，只有大規(guī)模計算所呈現(xiàn)的整體趨勢才具有統(tǒng)計意義。針對具體毒株，亦需要精確建模和多次運算以保證結(jié)果的可靠性。由于二代測序技術(shù)的成熟應(yīng)用，發(fā)展一種從氨基酸序列建三維模型著手，通過分子對接計算HA蛋白與LSTc的結(jié)合力，預(yù)測新發(fā)流感感染人能力的方法十分有意義。本預(yù)測系統(tǒng)可以應(yīng)用于新發(fā)禽流感病毒感染人能力的快速預(yù)測。不過，對建模精度加以改善，并在對接前逐一檢查每個建模模型，將可以增加預(yù)測的精確性和準(zhǔn)確性。綜上，本文為快速評估預(yù)測禽流感病毒感染人的能力提供了新方法新思路。

4 結(jié)論

禽流感病毒多樣性豐富，變異頻率高，不斷有新的毒株產(chǎn)生。理論計算方法可以高通量大規(guī)模計算，是實驗方法的有力補充。隨著二代測序的成熟應(yīng)用，發(fā)展一種通過氨基酸序列建HA蛋白三維結(jié)構(gòu)模型，然后通過高通量計算快速預(yù)測禽流感病毒HA蛋白與人受體結(jié)合能力的方法，提前篩選出危險毒株，有利于優(yōu)先針對危險毒株安排禽流感防控措施，防止禽流感病毒的跨種傳播。本文通過分子對接方法，對禽流感HA蛋白－人受體的相互作用進(jìn)行計算預(yù)測。我們首先對氨基酸序列進(jìn)行同源建模，獲取HA蛋白的三維結(jié)構(gòu)模型；然后通過對接后的能量分布和特異性分析，對H7蛋白各變異體與LSTc的親和力進(jìn)行定量計算和分析比較。結(jié)果顯示，H7N9與人受體的親和力普遍弱于具有較高感染人能力的H1N1；但有些H7N9毒株與人受體的親和力較強(qiáng)，說明H7N9演化過程中可能會產(chǎn)生感染人能力較強(qiáng)的毒株，與2013年H7N9禽流感疫情發(fā)生情況一致。所以本文的計算預(yù)測方法能夠預(yù)測HA蛋白變異體與人受體的相互作用，快速預(yù)測新發(fā)禽流感病毒感染人的風(fēng)險，為非人宿主禽流感病毒的風(fēng)險評估提供理論依據(jù)。

致謝：感謝復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院黃強(qiáng)教授實驗室的袁慧同學(xué)對全文進(jìn)行了仔細(xì)修改，感謝湯洪海同學(xué)、王國棟同學(xué)、錢嘉強(qiáng)同學(xué)提出的寶貴意見。

Supporting In formation:The structuresof HA formolecular docking havebeen included.This information is available freeof charge via the internetatwww.whxb.pku.edu.cn.

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Molecular Docking of Human-Like Receptor to Hemagglutinins of Avian Influenza A Viruses

DENG Ying-Chun LIU Qing HUANG Qiang*
(School ofLife Sciences,Fudan University,Shanghai200438,P.R.China)

Hemagglutinin(HA)is a glycopro tein located on the surface of the avian influenza A viruses.HA plays a key ro le in the in fection process,binding to receptors on the hostcellsurface andmediating the fusion between vira land hostendosomalmembranes.In nature,in fluenza A virus undergoes continuous variation, particularly the am ino acid sequence at the receptorbinding site ofHA.When the binding ability ofHA variants towards human receptors becomes strong,influenza A virus can infecthumans.To prevent the influenza A virus from infecting humans,proper assessments of the infectious risk posed are urgently needed.Screening ofhigh risk virus strains by ana lyzing the binding ability ofHA variants forhuman receptors through a high-throughput method would be particularly usefu l.In this study,we used H7(a subtype ofHA)as a subjectand deve loped a molecu lar docking based theo retica l calculation m ethod to evaluate the a ffinity of HA variants for human receptors.The results showed that the binding affinity ofH7 forhuman receptors is lower than thatofH1,which shows a strong ability to infecthumans.This resultsuggests thatstrains of the H7 subtype are generally weakly in fectious in humans.Nevertheless,the ca lcu lation resu lts also showed that some new ly-found virus strainsof the H7N9 subtype have a high binding affinity forhuman receptors,suggesting that the H7N9 subtypem ight include strainsw ith a high risk for infecting humans.These results are consistentw ith the actua loccurrence of the 2013 H7N 9 epidem ic.Ourme thod may be used to rapidly pred ict the a ffinity of HA for human recep tors and provides a theoreticalbasis for the risk assessmentof the infectiousness of influenza Avirus toward humans.

In fluenza A virus;Interspecies transm ission;Recep tor-specificity;Molecular docking; Binding free energy

O 641

10.3866/PKU.WHXB201612052

www.whxb.pku.edu.cn

Received:October28,2016;Revised:December2,2016;Published online:December5,2016.

*Corresponding author.Email:huangqiang@fudan.edu.cn;Tel:+86-21-51630589.

The projectwassupported by the NationalNaturalScience Foundation of China(91430112,31671386)and SpecialProgram forApplied Research on Super Computation of the NSFC-Guangdong Joint Fund(the Second Phase),China.

國家自然科學(xué)基金(91430112,31671386)和NSFC-廣東聯(lián)合基金(第二期)超級計算科學(xué)應(yīng)用研究專項和國家超級計算廣州中心支持資助項目?Editorialoffice of Acta Physico-Chim ica Sinica