蓋塔病毒E2 蛋白的單氨基酸多態(tài)性影響病毒毒力新發(fā)現(xiàn)

蓋塔病毒（Getah virus，GETV）是一種由蚊媒傳播的單股正鏈RNA 病毒，屬于披膜病毒科甲病毒屬。該病毒自1955 年在馬來西亞分離至今，已遍布歐亞大陸和東南亞，1964 年在中國南部的海南省首次發(fā)現(xiàn)GETV，迅速蔓延，近年來我國報道已有超過15 個省份出現(xiàn)動物蓋塔病毒疫情，造成一定的經(jīng)濟損失。該病毒宿主范圍廣，在豬、馬、人、牛、袋鼠、狐貍、鳥類等多種動物血清中均檢測到GETV 抗體，表明GETV 具有潛在的公共衛(wèi)生風(fēng)險?？蓪?dǎo)致馬發(fā)熱、體疹和腿水腫，以及母豬生殖障礙和胎兒死亡。受感染的動物可能在病毒的放大和傳播中發(fā)揮關(guān)鍵作用。盡管如此，目前對該病毒的流行和致病性研究較少。

近期發(fā)表于《Journal of Virology》的研究論文，報道了E2 蛋白單個氨基酸突變導(dǎo)致GETV 毒力衰減的機制。團隊早期通過流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在不同的GETV 分離株中，E2 蛋白第253 位點存在兩種氨基酸：賴氨酸（Lys）和精氨酸（Arg），且計算分析顯示，從Lys 替換為Arg 的變化是動物流行表型的正向選擇。該研究利用反向遺傳系統(tǒng)拯救了野生株重組病毒rGETV-HN 和突變株重組病毒E2-K253R、E2-K253A。體內(nèi)實驗結(jié)果顯示，Lys 替換為Arg 降低了小鼠致病性，小鼠存活率大大提高，且各組織中的病毒滴度均有不同程度降低。體外實驗表明，Lys 替換為Arg 在不同細胞系上均顯著增強了病毒感染，Lys 替換為丙氨酸（Ala）降低了病毒感染，說明帶正電荷的堿性氨基酸在影響病毒毒力中具有重要作用。硫酸乙酰肝素（HS）是一種廣泛存在于細胞表面或細胞外基質(zhì)蛋白上的帶負電荷的糖胺聚糖（GAGs），本研究首次發(fā)現(xiàn)可溶性GAGs 以劑量依賴方式抑制GETV 感染，且抑制作用發(fā)生在吸附階段；利用氯酸鈉抑制HS 的硫酸化，硫酸鈉恢復(fù)HS的硫酸化，證明GETV 感染細胞強烈依賴于HS 的硫酸化作用；利用高濃度氯化鈉可以破壞病毒與細胞間的靜電引力的特點，證實GETV 吸附細胞的能力取決于靜電引力。Lys 替換為Arg 顯著增強了GETV與肝素耦連磁珠的結(jié)合；Lys 替換為Arg 導(dǎo)致GETV對HS 硫酸化程度降低更敏感，也增強了GETV 與細胞間的靜電引力，直接和間接確定了E2 蛋白第253位點單個氨基酸突變導(dǎo)致病毒與HS 的結(jié)合能力增強。病毒體內(nèi)清除實驗結(jié)果顯示，Lys 替換為Arg 提高了病毒在小鼠血液中的清除速率，這可能是由于Arg 與GAGs 結(jié)合的能力增強，加快了病毒從血液中的清除的結(jié)果，最終表現(xiàn)為毒力衰減。結(jié)構(gòu)分析顯示，GETV 中的Lys253 側(cè)鏈與一個負電荷殘基形成離子鍵，Lys 替換為Arg 可能加強了這種相互作用，并優(yōu)化了結(jié)合袋的幾何形狀，以更好地結(jié)合HS。

該研究發(fā)現(xiàn)了GETV E2 蛋白第253 位點是病毒致弱的關(guān)鍵氨基酸位點，并且對機制進行了系統(tǒng)的研究，這種毒力衰減可能是由于病毒基因突變后與HS 結(jié)合能力增強，血液病毒清除速率增加所導(dǎo)致的。值得關(guān)注的是，在GETV 和其他甲病毒中，堿性氨基酸在E2 蛋白第253 位點是保守的，表明甲病毒可能存在一個新的HS 結(jié)合基序。該研究提高了對GETV 致病機制的認識，并為新的減毒疫苗和抗病毒藥物的開發(fā)提供了一個潛在的靶點。