Нажмите "Enter", чтобы перейти к контенту

Мутация Serine12Stop в PB1-F2 пандемического гриппа 2009 (H1N1): возможная причина его повышенной передачи и патогенности для человека

A Serine12Stop mutation in PB1-F2 of the 2009 pandemic (H1N1) influenza A: a possible reason for its enhanced transmission and pathogenicity to humans
Источник: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2807273/

Поскольку научное сообщество пытается определить родословную и линии восьми сегментов нового пандемического штамма H1N1, мы искали уникальные генетические события в геноме этого вируса, чтобы объяснить вновь обнаруженную повышенную вирулентность и трансмиссивность среди людей. Геномные аннотации этого вируса идентифицировали стоп-мутацию, заменяющую серин на кодон 12 (S12Stop) белка PB1-F2, фактор вирулентности в вирусах гриппа A. Здесь мы обсуждаем значение этого открытия и то, как оно может способствовать специализации хозяина, объясняя фактическое отсутствие штамма вируса гриппа A H1N1 в популяциях свиней. Ожидается, что это открытие приведет к лучшему пониманию передачи и патогенеза пандемического штамма 2009 года.

Успех вирусов гриппа заключается в их способности инфицировать и реплицировать в хозяине путем постоянного изменения иммуногенного кармана на поверхности гемагглютининовой молекулы. Другим отличительным признаком этого успешного патогена является его способность проявлять себя во внутриклеточной нише, нарушать врожденные иммунные ответы хозяина и выходить из хоста с использованием одного из нескольких путей выхода клеток до получения устойчивого адаптивного иммунного ответа.

Один путь выхода клеток, используемый вирусами, заключается в индуцировании гибели клеток путем манипулирования апоптотическими путями хозяина [2]. Было показано, что один из трех белков, кодируемых внутренними сайтами начала сегмента 2 (PB1) РНК-полимеразы PB1-F2, локализуется во внутренней мембране митохондрий и организует запрограммированную гибель клеток или апоптоз [12,13]. Кроме того, было продемонстрировано, что аминокислота (aa) в положении 66 PB1-F2 влияет на патогенность вируса H5N1 у мышей. Мутация N66S способствовала высокой патогенности вируса пандемии A / Brevig Mission / 18 1918 года, и ее замена (S66N) ослабла этот вирус у мышей [2]. Таким образом, PB1-F2 был идентифицирован как ключевой фактор вирулентности среди вирусов гриппа A.

Анализ обширной аминокислотной последовательности вирусов пандемического гриппа 2009 (H1N1) гриппа A нашей группой (n = 397) и др. [4,9,10] показал значительное изменение в PB1-F2 в этих штаммах. Точечная мутация в нуклеотиде 129 (изменение C → A) привела к образованию кодона STOP вместо серина [11], усекающего PB1-F2 до пептида с 11 аминокислотами (aa) вместо типичного полноразмерного 90 aa белок, обычно наблюдаемый у свиных вирусов (рис.1). Это изменение, по-видимому, является единственным уникальным генетическим событием, которое отделяет пандемический штамм 2009 года от его недавних предков. Поэтому мы ищем объяснение того, как это изменение может быть связано с вновь обнаруженной повышенной трансмиссивностью, вирулентностью и патогенностью этого пандемического штамма вируса гриппа A среди людей.

Недавние исследования полиморфизмов PB1-F2 в штаммах вируса гриппа, связанные с крупными вспышками свиней с 1950-х годов, выявили три возможных мутации усечения после кодонов 11, 25 и 34, все из которых были сохранены на других линиях вирусов гриппа A, предполагая функциональные последствием этих мутаций [14]. Было показано, что усеченные белки имеют большее цитоплазматическое распределение в клетке в отличие от распределения мембран митохондриальных внутренних мембран полноразмерных белков, что является возможной причиной длительной репликации вируса в клетках и повышенными провоспалительными реакциями [14]. Наш анализ 12 вирусных изолятов из клинических эпизодов свиного гриппа в США показал, что 11 несут полноразмерный PB1-F2 (87-90 аа), а у одного был усеченный (57 аа) белок, что указывает на то, что незначительные усечения не сыграли роли в тяжелой болезни, наблюдаемой у свиней в недавнем прошлом. С другой стороны, если основные усечения в PB1-F2 ранее улучшали заболевание у свиней, они не были обнаружены в этом исследовании.

Характеристика вируса гриппа 2009 года (H1N1) in vivo и in vitro показала, что она эффективно реплицирует и вызывает более серьезные патологические поражения у мышей, хорьков и нечеловеческих приматов, чем в настоящее время циркулирующий сезонный вирус H1N1 человека [6]. Аналогичные данные о патогенности и трансмиссивности вирусов пандемического вируса H1N1 2009 года были описаны в модели хоретов [8]. Напротив, относительно мягкие клинические признаки / заболевания были описаны у свиней, инокулированных штаммом пандемического H1N1 в 2009 году [7]. Эти данные подтверждают гипотезу о том, что усеченный PB1-F2, переносимый пандемией H1N1 в 2009 году, может быть связан с относительно более мягкими инфекциями у свиней в отличие от случаев, выявленных у подопытных животных и людей.

Исследования пандемического штамма гриппа 1918 года предполагали, что вариант PB1-F2, который переносит восемь аминокислотных изменений по всему полноразмерному белку по сравнению с более поздними штаммами, предполагает, что этот белок, вероятно, участвует в вирулентности и патогенности [2,3]. В другом исследовании было показано, что одна мутация, разделяемая штаммом гриппа 1918 года и Hk / 97, достаточна для патогенности [3]. Также предполагается, что штаммы, несущие усеченный PB1-F2, могут быть неэффективными в индуцировании апоптоза и могут приводить к меньшему воспалению [5]. На сегодняшний день все штаммы пандемии (H1N1) 2009 года имеют усечение PB1-F2. Поэтому мы выдвигаем гипотезу, что этот усеченный PB1-F2 может играть важную роль в патогенности и трансмиссивной пандемии H1N1 в 2009 году.

Возникают и другие вопросы, связанные с биологией этих вирусов. Имеет ли этот S12Atop полиморфизм в PB1-F2 вариацию в специфичности хозяина или адаптации хозяина, что приводит к менее тяжелой болезни у свиного хозяина по сравнению с устойчивой инфекцией у людей? Оказывает ли локализация PB1-F2 в цитоплазме в сравнении с митохондриями большую эффективность в репликации вируса? Было показано, что синтетический пептид PB1-F2 является мощным проапоптотическим фактором, а С-концевой пептид является провоспалительным [1].

Затем, мутация усечения, которая спасает только 11 аминокислот N-концевой части штамма H1N1 2009 года, объясняет, частично, усиленную вирулентность или эффективность репликации этого вируса в человеческих хозяевах? Или этот пептид даже стабильно переведен в клетки? Экспериментальные исследования со свиньями показали низкую патогенность, которая может быть связана с усечением PB1-F2. Поэтому мы предлагаем лучше понять патогенез из исследований пептида PB1-F2 и цельного вируса (с усеченными PB1-F2 или дополненными полноразмерными PB1-F2) исследованиями инокуляции на животных моделях. Такие исследования также должны учитывать эффективность репликации и передачи данных среди различных хостов. Ретроспективный анализ вирусов гриппа А, выделенных из клинически и патологически хорошо охарактеризованных популяций свиней, необходим для понимания естественной истории и возникновения этого нового пандемического штамма.

Эта работа финансировалась полностью или частично за счет федеральных средств Национального института аллергии и инфекционных болезней, национальных институтов здравоохранения, Департамента здравоохранения и социальных служб по контракту № HHSN266200700007C. Его содержание полностью зависит от авторов и не обязательно отражает официальные взгляды NIH.

Выравнивание аминокислотной последовательности сегмента PB1-F2 типичных изолятов птичьего, человеческого и свиного гриппа. Выражения были сгенерированы с использованием Clustal W. Все пандемические штаммы гриппа A 2009 года переносят мутацию S12Stop (желтый), в то время как 11 недавних изолятов свиней (зеленый) имеют сегмент PB1-F2 полной длины или почти полной длины. Один изолят свиньи имел 57 aa PB1-F2 (фиолетовый). Стоп-кодон показан как звездочка (*).

Комментариев нет.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *