人呼吸道合胞病毒新基因型的G蛋白基因变异对其功能和抗原特性的影响

The human respiratory syncytial virus ON1 genotype, first reported in 2012, has been documented in many countries to date. It is characteristic of a 72 nucleotide duplication and is with a reversible amino acid replacementin(T249I) in the attachment glycoprotein(G) gene. The G glycoprotein is an envelope protein and its gene mutates at a dizzying rate. Yet it is not clear about the effects of G gene variation on its relating funtions. Our preliminary experiment showed that the insertion of the 72 nucleotide duplication changed the antigenicity of G glycoprotein and strains with the reversible amino acid replacementin(T249I) was the predominant ones. We here put forward the hypothesis that the repeated sequence insertion and reversible amino acid replacementin(T249I) can change the functions and antigenic properties of G glycoprotein. In this study, we will take advantage of ON1 strains and a novel pseudotype system to explore the effect of G gene variation on its relating funtions by using antigen antibody reaction assay and neutralization test in animal experiment and cross neutralization test in human sera. The study of the relationship between genetic variation and antigenic variation will shed light on the significance of viral evolution, which is important for effective vaccine development in future.

人呼吸道合胞病毒新基因型ON1在全球已广泛流行。其粘附糖蛋白（G）基因有两个重要变异形式：插入72个核苷酸的重复片段和第249位点逆向突变为原始基因型。G蛋白介导病毒吸附细胞且含有中和抗原表位。而至今尚不清楚ON1基因型G基因变异对G蛋白相关功能的影响。前期实验结果提示重复片段的插入改变了G蛋白肽段的抗原性质，且带有逆向突变的ON1型毒株流行优势明显。由此我们推测：ON1基因型的G蛋白基因变异改变了G蛋白的功能和抗原特性，这种变化有助于病毒感染细胞或逃避宿主免疫。为此，本项目拟通过假病毒包装技术构建基因变异前后的ON1基因型G蛋白假病毒，采用病毒感染试验和病毒中和试验在培养的细胞系和原代细胞中检测假病毒的G蛋白结合细胞受体的能力，并采用病毒中和试验在动物和人的血清中探讨假病毒G蛋白抗原特性之间的差异。本研究对揭示病毒变异与宿主感染之间的关系以及疫苗研发有重要参考意义。

2010年末，加拿大研究者首先在hRSV-A型毒株中发现了G蛋白基因的第二高变区插入了72nt片段，命名为ON1基因型。至今全球许多国家报道了此基因型替代其他基因型的现象。然而，72nt的大片段插入对病毒影响需要进一步的研究。G蛋白在病毒吸附宿主细胞中发挥重要作用，F蛋白协助G蛋白吸附宿主细胞并融合细胞。此两种蛋白是病毒表面重要的跨膜蛋白。慢病毒包装的假病毒系统是研究病毒包膜蛋白功能的重要工具。本课题使用慢病毒表达系统研究了72nt区段对病毒感染的影响，此外，我们对2599条ON1序列进行了时空进化分析。结果表明：构建的G蛋白假病毒可以模拟病毒真实入侵细胞的过程，进一步的比较研究发现去除72nt大片段的假病毒的感染细胞能力下降。G蛋白第二高变区的平均核苷酸替代速度是2.14 × 10^-3(95 % HPD: 1.23 × 10^-3, 3.08 × 10^-3)次每位点每年。ON1基因型的最近原始祖先可能的起源时间是1998.3(95 % HPD: 1989.2, 2005.2)，起源地点是欧洲。以上的初步研究发现提示ON1基因型G蛋白基因的大片的插入增加了病毒的感染能力。而持续监控此病毒的变异情况将更有利于深入理解hRSV的分子流行病规律。