A型流感病毒是引起人和動物流感的主要病原,對人類的生命健康和社會生活形成巨大威脅。A型流感病毒亞類較多,感染宿主較廣,且可以跨種傳播進而造成流感大流行,因此A型流感病毒的跨種傳播機制一直是本領域的研究熱點。
流感病毒的RNA聚合酶是該病毒在宿主細胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄與復制的物質(zhì)基礎,在病毒的跨物種傳播中發(fā)揮重要作用。其需借助某些宿主蛋白來完成病毒的轉(zhuǎn)錄和復制過程,目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有多種宿主因子參與到該過程中,但均只起到輔助作用,而非必不可少。研究發(fā)現(xiàn)酸性核磷蛋白32(ANP32)家族蛋白ANP32A與禽流感病毒聚合酶的種屬特異性相關,但關于ANP32A及其家族其它蛋白與流感病毒聚合酶的相互作用及功能并不清楚。
近期發(fā)表于《Journal of Virology》的一項研究,首次證明了宿主因子ANP32A/B是A型流感病毒聚合酶發(fā)揮功能所必需的宿主因子,并揭示了其與聚合酶相互作用的關鍵位點。
該研究首先利用CRISPR/Cas9技術構(gòu)建了一系列宿主因子敲除d的HEK293T細胞系,再對其轉(zhuǎn)染H1N1亞型流感病毒A/Sichuan/01/2009(H1N1/SC09)聚合酶報告系統(tǒng),結(jié)果顯示人DEx D/H-box家族蛋白成員DEAD box protein 17(DDX17)、NIK-IKK結(jié)合蛋白(NIBP)、具有CCCH鋅指結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)15(ZC3H15)單獨敲除時使聚合酶活性下降2~4倍,而人 ANP32A(huANP32A)或 ANP32B(huANP32B)單獨敲除時均不影響病毒的聚合酶活性。由于ANP32A與ANP32B為結(jié)構(gòu)類似的同一家族蛋白,因此推測二者可能功能類似,單獨敲除一個蛋白,另一個蛋白仍然會發(fā)揮作用,因此該團隊構(gòu)建了ANP32A&B雙敲除的細胞系(DKO)。將不同亞型人流感病毒聚合酶報告系統(tǒng)轉(zhuǎn)染huANP32A單獨敲除的細胞系(AKO)、huANP32B單獨敲除的細胞系(BKO)及DKO,結(jié)果顯示,在同時缺失huANP32A和huANP32B的情況下(DKO細胞系),不同亞型流感病毒聚合酶活性均下降10000倍以上。人H1N1亞型流感病毒A/WSN/1933(WSN)感染試驗也表明DKO細胞系中病毒的復制下降1 000倍以上。這提示huANP32A和huANP32B是不同亞型人流感病毒復制所必須的宿主蛋白。
將不同亞型人流感病毒聚合酶轉(zhuǎn)染細胞系,同時單獨回補huANP32A、huANP32B,或同時回補該兩種蛋白,結(jié)果顯示單獨回補或同時回補均可以恢復聚合酶復制活性,但huANP32A與huANP32B無疊加效應。WSN感染試驗也表明huANP32A或huANP32B的回補可以恢復病毒的復制能力。這提示huANP32A與huANP32B支持流感病毒聚合酶活性及病毒感染的功能是一致的,且二者存在功能補償機制。
隨后該研究又評估了不同物種(人、禽、馬、豬、犬)流感病毒對不同物種ANP32蛋白的依賴性,發(fā)現(xiàn)不同物種流感病毒的聚合酶活性均需要ANP32蛋白支持,首次揭示了ANP32A和ANP32B是不同物種流感病毒聚合酶發(fā)揮功能的決定性宿主蛋白。
該研究發(fā)現(xiàn)禽源ANP32B由于關鍵位點129/130氨基酸的突變,導致其天然喪失對流感病毒聚合酶活性的支持,僅有禽源ANP32A可以有效支持流感病毒聚合酶活性,這使得禽源ANP32A蛋白可以作為抗流感病毒的唯一靶點。
研究同時發(fā)現(xiàn)ANP32A及ANP32B的129/130位點,也是其發(fā)揮支持聚合酶活性的關鍵功能位點。
該研究成果首次揭示了ANP32A與ANP32B蛋白在不同物種流感病毒復制過程中發(fā)揮著決定性作用,同時也為新型抗流感藥物及轉(zhuǎn)基因動物的研發(fā)提供有效靶點。