流感病毒 HA 蛋白质与糖的多价相互作用研究

Influenza virus infects human via the simultaneous interaction between multiple copies of haemagglutinin (HA) proteins on virus surface and glycan receptors on human cell. The understanding of such multivalent HA-glycan interaction is primary for unveiling the mechanism of the whole process for influenza virus infection. This research project aims to apply dynamic fluidic lipid bilayer as cell model and HA-containing vesicles as virus-like particles to decode the complex mechanisms underlying multivalent binding specificities of glycans for HA proteins. By tuning the glycan density on membrane surface, we can quantify the multivalency and binding constant of influenza virus HA selectivity. We aim to develop a high throughput method by fluidic membrane microarray technique to efficiently analyze the multivalency binding of HA protein to various glycans in our body. And in return, this fast analysis technique will facilitate the discovery of new drug with high affinity and specificity for influenza virus.

流感病毒利用其表面的血球凝集素 HA 蛋白质与人体细胞上的糖的结合来感染人体，研究 HA 与糖的多价相互作用是解析流感病毒感染人体细胞机理的关键。本项目将以脂质双层膜来模拟细胞，以含有 HA 蛋白的脂质体囊泡为类病毒粒子，研究 HA 与糖在动态双层膜上的多价相互作用。通过研究动态双层膜表面的糖浓度及其分子构象对 HA-糖多价相互作用的影响及多对 HA-糖的等温结合机理，明确流感病毒 HA 蛋白感染细胞的浓度条件以及影响感染过程的因素，阐明 HA-糖多价相互作用的物理化学过程；通过高通量、高效率地分析人体内不同种类的糖对 HA-糖多价相互作用的影响，明确流感病毒 HA 蛋白感染不同人体的规律，从而为设计和研制含糖的抗病毒药物提供科学依据。

很多生理和病理过程是通过蛋白质与糖的相互作用来完成的。例如，病毒粒子利用其表面的蛋白质与人体细胞上的糖分子通过多价相互作用进而感染人体。因此，研究蛋白质–糖多价相互作用并定量分析其结合过程是解析病毒粒子感染细胞的关键一步，从而为认识病毒感染过程的机理提供相关理论基础。本项目以流感病毒表面的血球凝集素HA蛋白为研究对象，制备了含有HA蛋白的类病毒粒子，系统研究了该粒子与不同结构的糖分子在磷脂双分子层上的多价相互作用机制，首次从实验上建立了HA–糖多价相互作用的定量关系。该分析方法被证实可以有效地定量分析各类蛋白质–糖多价相互作用，精确分析类病毒粒子表面蛋白与糖脂结合之间的数量关系。本项目进一步利用含糖的聚合物有效抑制了HA类病毒粒子与糖分子的多价结合过程，并定量分析了该抑制过程，为设计和研制抗病毒药物提供了科学依据。本项目还揭示了蛋白质与不同生物界面间的动态作用机理，基于这些结论所研发的不同界面材料被证实可用于不同的生物学检测和抗生物污染等应用。