מחקר מגלה כיצד מוטציות ספציפיות בנגיף H5N1 משפרות את יכולתו לקשור קולטנים אנושיים, מה שמדגיש את הצורך במעקב מתמשך אחר זנים מתעוררים.
לִלמוֹד: מוטציה בודדת בהמגלוטינין של שפעת בקר H5N1 משנה את הספציפיות לקולטנים אנושיים. קרדיט תמונה: RaffMaster/Shutterstock.com
במחקר שפורסם לאחרונה ב מַדָעקבוצת חוקרים ניתחה התאמות מקושרות לקולטן בהמגלוטינין H5N1 של בקר (HA) הקשורות לזיהום ופוטנציאל העברה בבני אדם.
רֶקַע
מאז הופעתה של שפעת העופות הפתוגנית ביותר (HPAI) H5N1 בשנת 1996, התפשטותה על פני יבשות הובילה להדבקות מגוונות ולזיהומים בין-מינים משמעותיים. בסוף 2021 הופיע בצפון אמריקה קלאד 2.3.4.4b, והדביק מיני עופות, יונקים ובני אדם.
עד שנת 2024, התפרצויות בעדרי חלב בארצות הברית (ארה"ב) הביאו למקרה הראשון של זיהום ב-H5N1 בבני אדם, מה שהעלה חששות לגבי העברה בין המינים.
ניתוח גנטי חשף התאמות פוטנציאליות לקשירת קולטן HA המקלות על זיהומים אנושיים, אם כי לא דווח על העברה מאדם לאדם. עדויות היסטוריות לשינויים הקשורים לקולטן מדגישים את הסיכון למגפות, מה שמחייב מחקר נוסף על התפתחות H5N1 ברחבי העולם.
לגבי המחקר
רצף ה-HA ectodomin של נגיף השפעת A/Texas/37/2024 H5N1 הושג מה-Global Initiative on Sharing All Influenza Data (GISAID) ושוכפל לתוך וקטור pFastbac-1 עם פפטיד אות מופרש, תחום טרימריזציה, אתר תרומבין, ו-His-tag.
נגיפי baculovirus רקומביננטיים נוצרו באמצעות מערכת Bac-to-Bac בתאי Sf9. HA מסיס התבטא בתאי High Five עם ריבוי זיהום (MOI) של 5-10. החלבון טוהר באמצעות כרומטוגרפיה של זיקה מתכת ואי-הכללת גודל, ולאחר מכן עוכל עם טריפסין לשימוש במחקרי מבנה ובמבחני קשירה.
ההתגבשות השתמשה בדיפוזיה של אדים בטיפת ישיבה עם תנאים אופטימליים לאפו-HA ו-HA מוטנטי. גבישים הושרו בקולטן עופות (Neu5Acα2-3Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc (LSTa)) או אנושי (Neu5Acα2-6Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc (LSTc)).
נתוני עקיפה שנאספו במתקני סינכרוטרון נפתרו באמצעות החלפה מולקולרית ושוכללו באמצעות PHENIX. הספציפיות של הקולטנים הוערכה באמצעות תהודה פלסמונית משטחית (SPR), מבחני אימונוסורבנט מקושרים לאנזימים (ELISA) ומערכים מיקרו-גליקנים.
גליקנים בעלי ביוטיניל המייצגים קולטנים של עופות ואדם סונתזו עבור מבחני, עם זיקה מחייבת שחושבה באמצעות תוכנת Biacore.
תוצאות המחקר
הבקר טקסס H5 HA מהסוג הפראי (WT) הציג העדפה חזקה של קולטן עופות במבחני קשירה, כפי שהוכח על ידי ניתוחי SPR, ELISA ומערך גליקן.
ה-WT HA נקשר בשקיקה לסיאלוסידים α2-3 (קולטנים מסוג עופות) עם קבוע דיסוציאציה (Kד) של 138 ננומטר אך לא הראה שום קשר ניתן לזיהוי ל-α2-6 sialosides (קולטנים מסוג אנושי). תוצאות אלו היו עקביות בכל השיטות, ומאשרות את הספציפיות של סוג העופות של Texas H5 HA.
מוטציה של Gln226Leu באתר הקישור לקולטן (RBS) של Texas H5 HA גרמה למעבר מלא בספציפיות מ-α2-3 ל-α2-6 sialosides, המשקף שינוי להעדפת קולטן אנושית. המוטנט Gln226Leu הדגים קישור חזק יותר לסיאלוסידים דו-אנטנריים α2-6 בהשוואה לצורות ליניאריות. בנוסף, מוטנט זה הפגין זיקה גדולה יותר לסיאלוסידים α2-6 מאשר ה-HA של זן מגפת ה-H1N1 משנת 2009, והדגיש את הספציפיות המוגברת שלו לקולטנים מסוג אנושי.
ניתוחים מבניים גילו שהמוטציה של Gln226Leu מיקמה את לאוצין ליצירת אינטראקציות של ואן דר ואלס עם קולטני α2-6, מה שמספק בסיס מולקולרי למתג הספציפיות.
מוטציות נוספות הוצגו כדי לחקור את השפעותיהן על קישור קולטן. התוספת של Gly228Ser למוטנט Gln226Leu, המחקה התאמות של נגיף H2 ו-H3 אנושיים, לא שינתה באופן משמעותי את הספציפיות של הקולטן מעבר לזו של המוטציה Gln226Leu בלבד.
מוטציות כגון Gly225Asp ו-Glu190Asp, שהן שיירי סימן היכר במעברים של רצפטורים אנושיים H1, לא הצליחו לגרום למתג דומה בטקסס H5 HA.
שילוב של Asn224Lys עם Gln226Leu שיפר עוד יותר את הקשירה לסיאלוסידים α2-6, במיוחד בצורות מורחבות ודו-אנטנריות, תוך הצגת קישור חלש בלבד לסיאלוסידים α2-3.
עם זאת, מוטציות אחרות, כולל אלו המכוונות למיקומים 193 ו-227, לא שיפרו באופן משמעותי את קישור הקולטן האנושי בשילוב עם Gln226Leu. יש לציין כי מוטנטים אלו שמרו בדרך כלל על קישור חזק לגליקנים דו-אנטנריים.
מבני קריסטל של טקסס H5 HA במתחם עם אנלוגים לקולטן של עופות ואנושיים סיפקו תובנות מפורטות לגבי האינטראקציות המולקולריות העומדות בבסיס הספציפיות של הקולטן. קומפלקס WT HA עם LSTa חשף קשר מימן עם Gln226, קריטי להעדפת קולטן עופות.
לעומת זאת, הקומפלקס המוטנטי של Leu226 עם LSTc הראה אינטראקציות משתנות, כולל אנשי קשר חדשים בתיווך Asn193 ו- Lys156, המתיישרים עם הספציפיות שלו לקולטנים מסוג אנושי.
מסקנות
לסיכום, נגיפי שפעת העופות H5N1 משפיעים באופן משמעותי על ייצור העופות ומהווים איום מגיפה באמצעות זיהומים ספורדיים בבני אדם ויונקים. מאז 2021, נגיפי clade 2.3.4.4b H5 התפשטו באופן נרחב, והדביקו ציפורי בר, עופות, פרות חולבות ויונקים שונים, כולל בני אדם.
למרות הדומיננטיות של הספציפיות של קולטן מסוג עופות ב-H5 HA של בקר, מחקר הוכיח שמוטציה בודדת של Gln226Leu יכולה להחליף את הקישור של הקולטן לקולטנים מסוג אנושי.
למרות שקישור זה חלש, משקף את הזיקה של כמה נגיפי שפעת אנושיים המועברים, כמו זן מגפת H1N1 משנת 2009. מוטציות נוספות, כמו Asn224Lys, מגבירות את הקישור לקולטנים אנושיים, ומעוררות חששות לגבי הסתגלות זואונוטית.