研究人员揭示甲流病毒利用特殊结构进行进化的机制

甲型流感病毒的复制依赖于病毒对宿主细胞表面的粘附性，病毒的繁殖则需要子代病毒粒可以从受感染的宿主细胞中脱离并扩散到相邻的易感宿主细胞。病毒的粘附功能取决于病毒包膜上含量更为丰富的糖蛋白，血凝素（HA或H）。而病毒另一表面糖蛋白，神经胺酸酶（NA或N），其功能则是剪切宿主细胞的表面和HA粘附的分子，促使病毒从受感染的宿主细胞脱离。HA和NA同时也作为流感病毒的表面抗原，并且由于不同环境刺激，例如来自免疫系统的压力，它们各自都在不断进化，这些进化会影响它们之间功能的微妙平衡。

2019年8月26日，瑞典斯德哥尔摩大学Robert Daniels 教授等人在Nature Microbiology杂志上发表的题为 “Structuralrestrictions for influenza neuraminidase activity promote adaptation anddiversification”的研究文章，为活性NA结构的限制性提供了一套独特的新见解，并描述了最近流行的甲型H1N1流感病毒如何利用这个限制性结构的优势进行进化。

之前的研究表明，NA需要形成蘑菇状的四聚体结构才会具有酶活性，这个四聚体结构通常由四个相同的NA单体聚集在一形成，但是每一个NA单体都具有一个完整的酶活性点 (Active site)。为什么一个具有完整活性点的NA单体无法呈现酶活？在高分辨率的晶体结构下，在四聚体的中心可以找到一个腔，这个腔的形成，需要每一个NA单体提供其一部分结构，并且在这个腔里可容纳一个钙离子。

作者表明，如果没有这个钙离子，NA会失活，并且NA对这个钙离子的亲和力相对低，所以这个钙离子也可以被设想为NA根据周围所处环境变化对其酶活性的调节开关。例如，如果病毒在到低钙浓度的环境里，则NA降低或关闭其酶活从而促进了HA介导的病毒与病毒之间的结合。

这些研究结果表明NA和HA功能之间的微妙平衡是一个动态的，这个平衡会随着NA调节其酶活性和周围环境而变化。一个有趣的观察结果表明，NA对这个钙离子的亲和力在过去几年中一直在变化，这个亲和力的变化会影响NA四聚体的稳定性，这可能会改变这种重要抗原在免疫系统中的表现。这些新的研究发现为几十年前的观察提供了解释，同时也引入了关于蛋白动力学如何促进流感病毒进化和这两种关键抗原的功能平衡的新问题。