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糖分子的形状可能是阻止禽流感大流行的唯一因素

健康 89xy 2周前 (11-19) 5次浏览

美国科学家发现,上呼吸道细胞表面糖分子的形状决定了流感病毒感染人类的难易程度,并表明,如果致命的H5N1禽流感病毒采用某种方式与这种糖分子结合,它将很容易在人与人之间传播,并引发世界大流行。

这项由美国国立卫生研究院(NIH)资助的研究发表在1月6日的《自然生物技术》网络版上。进行这项研究的研究小组由剑桥麻省理工学院的拉姆·萨塞卡兰博士领导。

致命的H5N1病毒株只能从鸟类传播到人类,因为它不具备通过咳嗽和打喷嚏传播的能力,因为该病毒还没有进入人类上呼吸道细胞的途径。

在这项研究中,Sasisekharan和他的同事们发现了是什么使一些流感病毒有可能在我们鼻子和喉咙的细胞中站稳脚跟,以及为什么其他病毒株发现这更困难。

国家普通医学科学研究所(国家卫生研究院赞助这项研究的机构)主任杰里米·伯格博士说:

“使用实验和数据库分析相结合的方法,萨塞卡兰的团队改变了我们对流感病毒以及它们必须如何适应才能感染我们的看法。”

“这项工作可能会提高我们监测H5N1病毒演变的能力,并阻止潜在的疫情爆发,”他补充说。

研究人员对一组叫做聚糖的糖感兴趣。这些是不同形状的长链分子,它们位于细胞表面,控制细胞的进入。它们就像是细胞的守门人,只允许含有正确蛋白质的物质进入(更像是一把“通行钥匙”)。一些病毒可以进入,因为它们有正确的蛋白质与适当的聚糖结合。

流感病毒有一个称为血凝素的密码,血凝素是一种对每种流感病毒略有不同的蛋白质,并与不同细胞类型的聚糖结合。容易在人与人之间传播的流感病毒的血凝素能够与上呼吸道(排列在鼻子和喉咙上的细胞)的聚糖s结合。

但是禽流感病毒没有合适的血凝素类型来进入上呼吸道,它只能与下呼吸道细胞表面的聚糖结合。

然而,Sasisekharan看到一些研究发现禽流感血凝素有时能够结合上呼吸道t细胞上的多糖,并对病毒为什么传播不太好感到困惑。所以他和他的团队决定对此进行调查。

他们查阅了由功能糖组学联合会(CFG)维护的数据库,该数据库保存了蛋白质和不同类型聚糖之间的相互作用信息。

他们使用CFG聚糖偏好阵列,使他们能够看到不同的蛋白质-聚糖偏好,并开始观察聚糖链的形状和结构,以查看上呼吸道糖是否有一致的模式。

萨塞卡兰说,他们对形状的多样性感到惊讶:

“尽管这些聚糖都是以相同的化学方式连接的,但它们的形状却大相径庭.”

然而,有一个一致的模式。上呼吸道多糖往往要么短而呈锥形,要么长而呈伞状。

来自人类适应的流感病毒的血凝素主要附着在主导上呼吸道的长伞聚糖上,而鸟类的血凝素主要附着在主导下呼吸道的短锥聚糖上。

研究人员得出结论,H5N1必须改变其血凝素结构,以便能够抓住长伞多糖,从而在人类上呼吸道站稳脚跟,从而更容易传播并引发大流行。

希望这一新信息将提醒科学家们密切关注H5N1病毒的进化,特别是它与长链多糖的连接方式。

研究人员说,这也将有助于开发针对季节性和大流行性流感的新型疗法。

“聚糖拓扑决定了人类对H5N1禽流感病毒血凝素的适应性.”

Aarthi Chandrasekaran,Aravind Srinivasan,Rahul Raman,Karthik Viswanathan,S Raguram,Terrence M Tumpey,V Sasisekharan & Ram Sasisekharan。
Nature Biotechnology
,在线出版:2008年1月6日。
doi:10.1038/nbt1375

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资料来源:期刊摘要,国立卫生研究院/国家普通医学科学研究所新闻稿,《糖生物学基础》(1999年,瓦尔基,卡明斯等编辑)。

作者:凯瑟琳·帕多克


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