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季节性流感病毒的进化

尽管经过几十年的监测和药物和非药物干预,季节性流感病毒每年仍在全世界引起流行病。这些反复发生的流行病的关键过程是病毒的进化,以逃避由先前感染或疫苗接种引起的免疫。虽然我们开始理解季节性流感病毒进化动力学的基础过程,但新病毒毒株出现的时间和性质仍然大多不可预测。Petrova和 Russell教授对这些问题进行了研究。他们研究了流感病毒免疫逃逸的分子决定因素、进化选择压力的来源、流感病毒的种群动态以及更好地控制流感病毒的前景等方面的最新进展。

 图一

a. A和B型流感病毒的基因组是由八个流感病毒核糖核蛋白(vRNP)组成的复合体,编码了至少十种蛋白质和多种多肽。病毒表面是血凝素(HA)和神经氨酸酶(NA)糖蛋白。HA是细胞附着和进入所必需的,是抗流感抗体应对的主要靶点;NA负责细胞出口和粘液渗透。HA是抗流感抗体的主要目标,尤其是在HA1域的球状头部。病毒的表面蛋白(M2)作为离子通道和核输出蛋白(NEP)调节的vRNP复合物的核输出。

b.  HA是三聚体蛋白,每个单体由两域构成:HA1(橙色)和HA2(蓝色)。HA1构成的球状头部的大部分,含有细胞附着所需的受体结合位点(RBS)(黄色)。HA2在蛋白秆域占多数。

c. 5个经典的H3 HA抗原位点(A–E标识),被单克隆抗体筛选鉴定,蛋白质晶体结构被精心显示,所有这些已被观察到在自然界的进化。

d. 免疫逃逸的代替者(红色)对主要抗原,从1968年到现在,H3 HA和NA亚型对A型流感病毒抗原的变化负主要责任。

e. 在蛋白柄结构域(氨基酸387和391)中,标识为绿色的代替者帮助 HA的H3亚型从中和中的抗HA抗体逃离。M1基质蛋白。



图二。流感病毒多样性的瓶颈。


a. 描述细胞内和宿主因素中病毒多样性减少的例子,包括从新产生突变的频率、先天免疫和适应性免疫捕获以及随后宿主细胞的感染。由于病毒聚合酶复合体容易出错,所以在每个受感染细胞中都可能产生突变体。虽然供体细胞内的大多数变异可能不适合,但有些将适合。退出受感染的细胞后,大量的游离病毒将被困在粘液中。在先前感染的个体中,通过适应性免疫应答将进一步减少病毒的数量。这些病毒的数量瓶颈减少了病毒的数量和新产生的突变多样性,这些可以在受体细胞中繁殖。

b. 流感病毒宿主和种群水平传播的影响因素包括供体宿主排泄、受体宿主感染和流行性播种。受感染宿主中产生的大多数病毒多样性在传播到新宿主时都会丢失,因为只有少量病毒颗粒可能在新宿主中建立感染。同样的过程发生在种群水平上,因为长期的病毒生存要求来自流行性疾病的病毒能够在新的地方开始流行。很像宿主间的传输瓶颈,疫情之间的瓶颈也可能同样减少病毒的多样性。vRNP,病毒核糖核蛋白。



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参考文献

The evolution of seasonal influenza viruses

Velislava N. Petrova& Colin A. Russell, Nature  201710


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