| Hemagglutinin | |
|---|---|
| Azonosítók | |
| Szimbólum | Hemagglutinin |
| Pfam | PF00509 |
| InterPro | IPR001364 |
| SCOP | 1hgd |
| SZUPERCSALÁD | 1hgd |
| OPM szupercsalád | 109 |
| OPM fehérje | 6hjq |
| Elérhető fehérjeszerkezetek | |
| Pfam | szerkezetek |
| EKT | RCSB EKT ; PDBe ; EKTj |
| EKT-összeg | 3D modell |
| Az influenzavírus C altípusának hemagglutinin törzse | |
|---|---|
| A hemagglutinin és az influenza C észteráz fúziós glikoproteinjének szerkezete röntgenkrisztallográfiával | |
| Azonosítók | |
| Szimbólum | Hema_stalk |
| Pfam | PF08720 |
| InterPro | IPR014831 |
| SCOP | 1flc |
| SZUPERCSALÁD | 1flc |
| OPM szupercsalád | 277 |
| OPM fehérje | 2jrd |
| Elérhető fehérjeszerkezetek | |
| Pfam | szerkezetek |
| EKT | RCSB EKT ; PDBe ; EKTj |
| EKT-összeg | 3D modell |
Az influenzavírus hemagglutinin ( HA ) egy homotrimer glikoprotein , amely az influenzavírus felszínén található, és kulcsfontosságú a fertőzési mechanizmusban.
A hemagglutinin egy I. osztályú fúziós fehérje, amellett, hogy a sejtmembránhoz kötődik, és közvetlenül is végrehajtja a membránfúziót. Így a hemagglutinin egyrészt felelős az influenzavírusnak a célsejt membránján lévő sziálsavmolekulához való kapcsolódásáért, különösen a felső légúti sejtekhez vagy az eritrocitákhoz [1] , amit az influenzavírus endocitózisa követ. a vírus [2] . Továbbá alacsony pH -jú (5,0-5,5) környezetben a hemagglutinin a vírusburok fúzióját idézi elő a membrán endoszómával [3] .
A "hemagglutinin" elnevezés a fehérje azon képességéből ered, hogy in vitro vörösvértestek ( eritrociták ) csomósodásához ( agglutinációhoz ) vezet [4] .
Az A típusú influenza hemagglutininnak legalább 18 különböző típusa ismert, ezek az altípusok H1-től H18-ig jelölik. A H16 altípust 2004-ben azonosították a svédországi és norvégiai feketefejű sirályokban talált influenzavírusokban ; H17 altípus - 2012-ben denevéreknél [5] [6] . A H18 altípust egy perui denevérben találták meg 2013-ban [7] . Az első három altípus, a H1, H2 és H3 megtalálható a humán influenzavírusokban. A filogenetikai hasonlóság mértéke szerint az influenza hemagglutininek két csoportra oszthatók: az elsőbe a H1, H2, H5, H6, H8, H9, H11, H12, H13, H16, H17 és H18 altípusok tartoznak, a másodikba pedig az összes pihenés [8] . Az A típusú influenzavírus szerotípusát a felületén jelenlévő hemagglutinin és neuraminidáz altípusai határozzák meg [9] . A neuraminidáznak (NA) 11 ismert altípusa van; ennek megfelelően a vírus szerotípusa H1N1, H5N2 stb.
A magas patogenitású madárinfluenza H5N1 szerotípusáról kimutatták, hogy alacsony gyakorisággal fertőzi meg az embereket. A jelentések szerint a H5 hemagglutinin aminosavszekvenciájában egyetlen változást találtak a betegeknél, ami „jelentősen megváltoztathatja a madár H5N1 vírusok receptorspecifitását, ezáltal lehetővé téve számukra, hogy a humán influenzavírusok számára optimális receptorokhoz kapcsolódjanak” [10] [ 11] . Ez a felfedezés magyarázatot adhat arra, hogy a madár H5N1 vírusa, amely általában nem fertőzi meg az embert, hogyan képes mutációra és hatékonyan megfertőzni az emberi sejteket. A H5N1 vírus hemagglutininjét összefüggésbe hozták ennek a madártörzsnek a magas patogenitásával, valószínűleg annak köszönhetően, hogy proteolízis révén könnyen átalakul aktív formává [12] [13] .
A hemagglutinin egy homotrimer membránglikoprotein. Körülbelül 13,5 nanométer hosszú henger alakú [14] [15] . A hemagglutinin trimer három azonos monomerből áll , amelyek mindegyike egyetlen HA0 polipeptid lánc, HA1 és HA2 alegységekkel, amelyeket két diszulfidhíd köt össze [15] [16] . A HA2 régiók mindegyike egy alfa-hélix szerkezet , amely a HA1 régió tetején helyezkedik el, amely több α/β struktúra kicsi, lekerekített doménje [17] .
A hemagglutinin trimert inaktív HA0 prekurzor fehérjeként szintetizálják, hogy elkerüljék a nem kívánt idő előtti fúziót, és a gazdasejt proteázainak el kell hasadniuk ahhoz, hogy aktívvá váljanak. Semleges pH-n a HA2 alegység (más néven a vírus és a gazdasejt membránjainak találkozásáért felelős fúziós peptid) N-terminálisa közelében 23 aminosav rejtőzik egy hidrofób "zsebben" a HA2 trimer kölcsönhatási régiói között . 18] . A HA2 alegység C-terminálisa , más néven transzmembrán domén, áthalad a vírus kapszidján, és fehérjéket köt hozzá [19] .
HA1 A HA1 alegység többnyire antiparallel béta lapokból áll [14] . HA2 A HA2 alegység három hosszú alfa hélixet tartalmaz, mindegyik monomerből egyet. Ezen hélixek mindegyikét egy "B-gyűrű"-nek nevezett hosszú gyűrűrégió köti össze (59-76. maradékok) [20] .A hemagglutinin két kulcsszerepet játszik a vírus sejtbe való bejuttatásában. Először is, felismeri a gerinces célsejteket azáltal, hogy azokon a sejteken lévő sziálsavat tartalmazó receptorokhoz kapcsolódik . Másodszor, a vírusnak a sejt endoszómába való befogása után biztosítja a vírusgenom bejutását a sejtbe, biztosítva az endoszóma membrán fúzióját a víruskapsziddal [21] .
Pontosabban, HA1 alegysége egy monoszacharidhoz, a sziálsavhoz kötődik, amely a célsejtek felszínén van jelen, és ezáltal a viriont a gazdasejt felszínéhez rögzíti. Kimutatták, hogy a HA17 és HA18 variánsok nem sziálsavat használnak célreceptorként, hanem a 2-es típusú fő hisztokompatibilitási komplex molekuláit [22] . A gazdasejt membránja ezután endocitózissal bekebelezi a vírust , és lelassul, és egy új membránhoz kötött kompartmentet képez a sejten belül, amelyet endoszómának neveznek. A sejt ezután megpróbálja elpusztítani az endoszóma tartalmát úgy, hogy megsavanyítja és lizoszómává alakítja . Amikor az endoszómán belüli pH eléri az 5,0 és 6,0 közötti szintet, a hemagglutinin egy sor konformációs változáson megy keresztül. Először is, a fúziós peptid kiszabadul a hidrofób "zsebből", és a HA1 alegység leválik a HA2 alegységről. Ezután a HA2 alegység jelentős konformációs változások sorozatán megy keresztül, melynek eredményeként a vírus és az endoszómák membránjai közelednek egymáshoz.
A csökkent pH miatt korábban felszabaduló fúziós peptid molekuláris kapaszkodóként működik, behatol az endoszóma membránba és rögzíti azt. A HA2 alegység ezután ismét megváltoztatja a konformációt (ez alacsonyabb pH mellett stabilabb), visszahúzza a markoló horgot, közelebb hozza az endoszóma membránt magához a vírushoz, ami mindkét membrán összeolvadását okozza. Ennek eredményeként a vírusrészecske tartalma vírus RNS formájában felszabadul a gazdasejt citoplazmájában, majd replikáció céljából a gazdasejt magjába kerül [23] .
Mivel a hemagglutinin kulcsszerepet játszik az influenza A vírus sejtbe jutásában, ez az antitestek semlegesítésének fő célpontja. Az ilyen antitestekről kimutatták, hogy a következő mechanizmusok egyikén hatnak, amelyek megfelelnek a hemagglutinin egyes funkcióinak:
A hemagglutinin elleni egyes antitestek gátolják a sejthez való kötődést. Az ilyen antitestek a hemagglutinin „fejéhez” kötődnek (a fenti ábrán kékkel kiemelve), és fizikailag megakadályozzák a kölcsönhatást a célsejtek sziálsav receptoraival [24] .
Ez az antitestcsoport úgy működik, hogy megakadályozza a vírus membránjainak és az endoszóma összeolvadását (csak in vitro ; az ilyen antitestek in vivo hatékonyságát az immunrendszer sejtjei, valamint a komplementrendszer ) [25] .
A HA2 alegység szár- vagy "szár" régiója sok szempontból erősen konzervált az influenzavírusok különböző törzsei között. Ez a konzervativizmus vonzó célponttá teszi az influenzavírusok minden altípusát megcélzó antitestek semlegesítésére, valamint egy univerzális vakcina kifejlesztésére, amely lehetővé tenné az ilyen antitestek természetes termelését [26] . A HA2 alegység szerkezeti változásai a prefúziótól a posztfúziós konformációig a vírus membrán és a gazda membrán fúzióját eredményezik. Az ehhez az egységhez kötődő antitestek megzavarhatják a membránfúzió folyamatát, és így egyszerre számos influenzavírus-szerotípus életciklusának egy fontos szakaszát blokkolhatják. Legalább egy vizsgált antitest közelebb kötődik a hemagglutinin "fejéhez", és úgy gondolják, hogy a monomerfejek keresztkötése révén fejti ki hatását, aminek a felnyitása a membránfúzió folyamatának első lépése [27] .
Ilyen antitestek például az F10 [28] , FI6 [29] , CR6261 humán antitestek . Felismerik azokat a helyeket a hemagglutinin „szár” régióban (az ábrán narancssárgával kiemelve), amelyek jelentős távolságra vannak a receptorkötő helytől [30] [31] .
2015-ben a kutatók kifejlesztettek egy immunogént, amely utánozza a hemagglutinin szárat, pontosabban annak régióját, amelyhez a CR9114 antitest kapcsolódik. Az ezzel az immunogénnel injektált rágcsálókon és főemlősökön végzett modellkísérletek eredményeként olyan antitestek jöttek létre, amelyek képesek kötődni számos influenza-altípus, köztük a H5N1 hemagglutininjéhez [32] . A hemagglutinin "feje" jelenlétében az immunrendszer általában nem hoz létre általánosan semlegesítő antitesteket; ehelyett olyan antitesteket termel, amelyek a vírusnak csak néhány altípusát "felismerik". Mivel a „fej” mindhárom hemagglutinin alegységet egyben tartja, a „csak szárból álló” hemagglutininnek saját módra van szüksége az alegységek megtartására. A tudósok egyik csoportja önállóan összeállított hemagglutinin szár nanorészecskéket fejlesztett ki a ferritin nevű fehérje felhasználásával, hogy összetartsa a hemagglutinin alegységeket. Egy másik csapat aminosavpótlást és -kiegészítést alkalmazott a „mini-hemagglutinin” stabilizálására, amelynek nincs saját feje.
A 2016-os kísérletek során számos, az emberi immunrendszer által termelt antitestet találtak „hangolva”, hogy a törzshöz tapadjanak. A hasonló antitestek három osztályát számos önkéntestől szerezték be, ami arra késztette a kutatókat, hogy arra a következtetésre jutottak, hogy még mindig lehetséges egy univerzális vakcina létrehozása, amely univerzális antitestek megbízható létrehozásához vezet [33] .
Az influenzavírusnak vannak olyan gátlói, amelyek nem antitestek, és amelyek célja a hemagglutinin funkcióinak elnyomása: [34]