Гемагглютинин переносится вирусом гриппа на поверхности. Вирусу нужен белок для связывания и заражения клеток-хозяев.Исследователи показали, что гемагглютинин стал более стабильным в кислой среде, когда вирус H1N1 перешел от свиней к людям. Адаптация повысила стабильность белка в кислых условиях дыхательных путей человека и снизила pH, при котором активировался гемагглютинин.
Активация вызывает необратимое изменение молекулярной формы белка, который объединяет вирус и клетку-мишень.В лаборатории исследователи продемонстрировали, что адаптация к гемагглютинину важна для передачи вируса воздушно-капельным путем у хорьков — животной модели болезни человека. Мутирующий гемагглютинин, снижающий стабильность белка в кислоте и повышающий pH активации, блокировал способность вируса распространяться через частицы, переносимые по воздуху.
«Мы определили стабильность гемагглютининовой кислоты как важное свойство пандемических вирусов», — сказал Чарльз Рассел, доктор философии, член-корреспондент отделения инфекционных болезней Сент-Джуда, возглавлявший исследование. «Эти результаты должны помочь подготовиться к пандемии, помогая должностным лицам распознавать циркулирующие вирусы животных и определять их приоритетность для надзора, производства вакцин и других мер».PH активации различается для разных вирусов гриппа.
Вирусы птиц и свиней активируются при pH 5,5-6,0 по сравнению с pH 5,0-5,5 для вирусов гриппа человека. Предыдущие исследования Рассела и других показали, что изменение гемагглютинина для снижения стабильности белка в кислоте и снижения его pH активации привело к передаче вирусов птичьего гриппа мышам и хорькам.
Теперь исследователи связали такие изменения с вирусом пандемии человека.В этом исследовании исследователи отслеживали pH активации вирусов свиного гриппа H1N1 до и во время пандемии гриппа 2009 года. Перед пандемией вирусы свиней H1N1 активировались при pH 5,5-6,0. Вирус H1N1, заразивший людей в начале пандемии, активировался при pH 5,5.
В более поздних случаях pH активации пандемического вируса H1N1 снизился до 5,2-5,4.«Белок гемагглютинин играет центральную роль в пандемиях человеческого гриппа, но до сих пор молекулярные свойства, необходимые для пандемических вирусов, оставались в значительной степени неопределенными», — сказал Рассел. «Наши результаты показали, что одним из требований к вирусу пандемического гриппа A был протеин, стабилизированный кислотой, с активационным pH 5,5 или ниже, что было достаточно для передачи вируса от человека к человеку по воздуху в начале пандемии H1N1 2009».Когда ученые мутировали пандемический вирус H1N1 2009, сделав его более похожим на вирус свиного гриппа, и дали ему гемагглютинин с более высоким pH активации, вирус вызывал меньше болезней и медленнее распространялся среди мышей и хорьков.Вирус отреагировал на мутацию потери функции, быстро изменив гемагглютинин в лаборатории до более низкого pH активации, равного 5,3.
Спонтанное изменение восстановило переносимость вируса воздушно-капельным путем у хорьков. Анализ образцов пандемического гриппа H1N1, собранных у более чем 21 000 случаев заболевания людей во всем мире, выявил небольшое количество с той же мутацией H1.
«Изменение формы гемагглютинина, которое вызывает слияние мембран и переносит вирусный генетический материал в клетки-мишени, вызвано падением pH», — сказал Рассел. «Вирус может подвергаться воздействию низкого pH в слегка кислых верхних дыхательных путях человека и других млекопитающих. Если гемагглютинин слишком легко активировать, это похоже на преждевременное срабатывание мышиной ловушки, и вирус инактивируется, не достигнув клетки-мишени. "