副粘病毒HN蛋白颈部与自身头部、F蛋白的相互作用及机制

Paramyxoviruses are important pathogens for human beings and animals. Paramyxoviruses enter host cells by means of the fusion of the viral and cellular membranes. For most paramyxoviruses, two important surface glycoproteins, the hemagglutinin-neuraminidase (HN) and fusion protein (F), play a crucial role during the fusion process. The fusion protein alone cannot mediate fusion and it requires coexpression of the homologous HN protein. HN consists of four parts: cytoplasmic tail, transmembrane domain, stalk and head. Both head and stalk not only play an important role in HN protein of paramyxovirus,but also confer F protein specificity and mediate the HN-F interaction. Attachment of HN protein to receptors stimulates the transmission of a signal from the globular domain to the F-specific region in the stalk, an interaction of HN protein with F protein, and F protein-mediated membrane fusion. It has also been found that conserved amino acids in head and stalk play an important part in HN protein-mediated cell fusion promotion activity by sited-directed mutagenesis method. However, it has not been reported whether the regional interaction and linkage impact on HN protein-mediated cell fusion promotion or not. To explore the role of the regional interaction and linkage in HN protein-mediating cell fusion promotion, we are going to study the function of the regional interaction and linkage of HN protein by deleting, mutating and substituting amino acids in the regional interaction and linkage.These studies will provide a new strategy for studying prevention and control against paramyxoviruses.

副粘病毒是人和动物重要致病病毒。病毒包膜与宿主细胞膜融合是其复制和致病的关键步骤，此过程由血凝素-神经氨酸酶（HN）与受体结合后，激活同源融合蛋白（F）完成。HN头颈部是其主要功能区域，也是与F相互作用的区域。一般认为HN的头部与受体结合后将激活信号传递至颈部，再把信号传递至F以激活F，介导膜融合。对头部和颈部保守氨基酸定点突变研究发现，头颈区域内保守氨基酸对HN的功能至关重要，但尚无关于头部和颈部之间相互作用区和连接区功能的报道。为弄清头、颈部之间相互作用区和连接区在HN蛋白促细胞膜融合机制中发挥的作用，本课题拟通过以人副流感病毒（hPIV）和新城疫病毒（NDV）HN蛋白为模型，通过相互作用区和连接区的缺失、突变、替代对HN这两个区域进行研究，阐明HN促细胞融合机制，为副粘病毒感染防控提供理论基础。

副粘病毒是人和动物重要致病病毒。病毒包膜与宿主细胞膜融合是其复制和致病的关键步骤。此过程由吸附蛋白与受体结合后，激活同源融合蛋白（F）完成。对新城疫病毒（NDV）和人副流感病毒（hPIV）而言，吸附蛋白为血凝素-神经氨酸酶（HN）。HN蛋白颈部是其主要功能区域，也是与F相互作用的区域。一般认为HN的头部与受体结合后将激活信号传递至颈部，再把信号传递至F以激活F，从而介导膜融合。为弄清头、颈部之间相互作用区和连接区在HN蛋白促细胞膜融合机制中发挥的作用，本课题以人副流感病毒3型（hPIV3）和NDVHN蛋白为模型，通过对相互作用区和连接区的缺失、突变、替代等对HN这两个区域开展结构与功能研究，来阐明HN促细胞融合机制。目前的研究显示HN蛋白颈部上与自身头部及同源F蛋白相互作用的区段，其在HN促细胞融合作用的发挥中起到关键作用。针对NDV HN （aa91-112）区段的嵌合体研究结果显示，该区段被替换后受体吸附活性和神经氨酸酶活性均降低，提示该区段影响了HN蛋白自身结构的完整，进而导致促细胞融合活性降低。针对NDV HN和同源F蛋白作用区段（aa49-78）的嵌合替换研究显示，此区段是与同源F发生作用的特异区，而该区的保守氨基酸S51和D55起到关键作用。针对hPIV3 HN头颈部作用面上氨基酸的研究定位了其关键氨基酸，分别是位于颈部的I112、D120、R122和头部的R142、I145、G148。而hPIV3 HN十一肽重复区的保守氨基酸研究也定位了关键氨基酸I102A、L114A和I125A，我们的研究还定位了其与F相互作用区的关键氨基酸S51、D55。而针对头颈部连接区的研究显示，NDV头颈部连接区（aa115-122）对促细胞融合作用的发挥很重要，该区域的整体置换可以影响膜融合的程度。将嵌合体的头部去除后，这一调节融合的作用仍然存在，这些证据都表明头颈部连接区对颈部结构的完整性很重要，其通过影响颈部4HB的完整性来影响促融合。这些关键区段和位点的定位将为膜融合机制的详细解释奠定基础。依托本课题我们还开展了F蛋白相关研究，为深入阐明HN-F介导的膜融合机制打下基础。