(通訊員 蔣美君)近日,永利yl7703永利周紅波教授團隊與謝勝松教授和英國帝國理工學院Wendy Barclay教授合作,在禽流感病毒跨種感染機制研究方面取得重要進展。相關成果以“GGCX promotes Eurasian avian-like H1N1 swine influenza virus adaption to interspecies receptor binding”為題在Nature Communications期刊上發表。
禽流感是危害養禽業的重大傳染病,也是重要的人獸共患病。高緻病性禽流感病毒感染人的死亡率約50%,禽流感病毒的自然宿主是禽類,由于物種間存在種屬屏障,通常難以感染哺乳動物。然而,禽流感病毒發生适應性突變後可突破物種屏障感染哺乳動物。闡明禽流感病毒跨物種感染機制有助于開發抗病毒新策略,阻斷禽流感病毒的感染與傳播。
歐亞類禽H1N1豬流感病毒(EA H1N1 SIV)由禽流感病毒适應性進化而成,随後在歐洲和亞洲的豬群中傳播,并引起散發性的人類感染。随着2009年甲型H1N1流感(H1N1pdm09)大流行,EA H1N1 SIV與H1N1pdm09之間發生重組。其中一些重組病毒可以通過雪貂呼吸道飛沫有效傳播,具有造成下一次流感大流行的風險。在長期進化過程中,EA H1N1 SIV發生适應性突變,如血凝素(HA)蛋白E190D和G225E 等,導緻病毒受體結合能力的轉變,使其突破物種屏障感染哺乳動物。禽流感病毒的适應性進化在跨物種感染中發揮關鍵作用,但是驅動其适應性進化的宿主因子尚未被闡明。
該研究利用豬全基因組CRISPR敲除文庫,篩選了EA H1N1 SIV感染的必需宿主因子,重點針對宿主因子γ-谷氨酰羧化酶(GGCX)展開深入研究。發現敲除豬源GGCX能顯著抑制不同種屬來源流感病毒的複制,對EA H1N1 SIV的抑制效果最為顯著;敲除人源GGCX同樣顯著抑制流感病毒的複制;在小鼠體内敲低GGCX可以顯著抑制病毒複制,提高流感病毒感染小鼠的存活率。利用泛羧化修飾抗體,鑒定發現EA H1N1 SIV HA蛋白可以被羧化修飾,并且GGCX敲除後HA蛋白羧化修飾下降趨勢與病毒複制下降趨勢一緻。探究GGCX介導的HA蛋白羧化修飾對其功能的影響,發現敲除GGCX可以抑制子代流感病毒與人源α-2,6唾液酸受體的結合能力。通過質譜鑒定HA蛋白上的特異性羧化修飾位點,發現HA 225E是羧化修飾關鍵位點,并且在禽流感病毒向EA H1N1 SIV進化過程中發生了HA G225E的适應性突變。為探究GGCX在适應性進化中的作用,将HA 225E/D/G EA H1N1 SIV分别在野生型和GGCX敲除型細胞上進行适應性傳代,發現在野生型細胞上病毒HA 225位點逐漸突變為E,而敲除GGCX抑制了該适應性進化,表明GGCX是驅動EA H1N1 SIV HA 225E适應性進化的關鍵宿主因子。
該研究發現,宿主因子GGCX驅動EA H1N1 SIV HA蛋白225E的适應性突變并介導其羧化修飾,促進子代病毒與宿主細胞α-2,6 唾液酸受體的結合,揭示了宿主因子驅動禽流感病毒适應性進化感染哺乳動物的分子機制,為阻斷禽流感病毒跨物種感染提供了關鍵的靶标。

GGCX介導EA H1N1 SIV HA 225E羧化修飾調控子代病毒受體結合活性
yl7703永利博士後鄒佳輝和博士研究生蔣美君為論文的共同第一作者,yl7703永利周紅波教授,謝勝松教授和英國帝國理工學院Wendy Barclay教授為論文的共同通訊作者。該研究獲得國家自然科學基金、國家重點研發計劃等項目的資助。
審核人:周紅波
原文鍊接:https://www.nature.com/articles/s41467-025-55903-0