经过近一年的攻关，中国科学院微生物研究所高福研究组对2009甲型H1N1流感病毒表面的两个重要蛋白――血凝素（HA）和神经氨酸苷酶（NA）的研究取得重要突破。
基于结构生物学信息，研究者发现2009甲型H1N1流感病毒与季节性流感病毒的HA和NA有很大的差别，这解释了2009年甲型H1N1流感病毒引发大流行的部分原因。该发现对于甲型H1N1流感相关药物的设计和开发具有重要的指导意义。
有关HA的研究成果发表在今年5月的《蛋白质与细胞》（Protein " Cell）杂志上；NA的研究成果则于9月19日在线发表在《自然―结构和分子生物学》（Nature Structural " Molecular Biology）杂志上。
流感病毒是引起季节性、流行性流感和偶发的流感大流行的致病因子，病毒表面有两类重要的囊膜蛋白：HA和NA。从结构上讲，HA有1～16型，NA有1～9型，两者排列组合成多种病毒亚型，2009甲型H1N1流感病毒即为HA第1型与NA第1型的组合。
两种蛋白的功能各不相同。HA负责识别宿主细胞表面的唾液酸受体，协助病毒囊膜与宿主细胞膜的融合，在病毒导入宿主细胞的过程中发挥重要作用。HA还是一个重要的表面抗原，抗HA的抗体可以中和流感病毒。
NA则负责移去细胞受体末端与HA结合的唾液酸，有助于新生病毒粒子的释放和迁移，防止病毒聚集。目前，临床上广泛使用的抗流感病药物扎那米韦（Zanamivir，瑞乐沙）、奥塞米韦（Oseltamivi，达菲）就是针对NA酶活性中心设计的。因此，研究这两类蛋白对于揭示特定病毒株的致病性、疫苗与药物研发等具有重要意义。
2009年3月在墨西哥暴发的甲型H1N1流感病毒，迄今仍在世界范围内广泛传播，造成了巨大的经济和社会损失。2009甲型H1N1病毒基因片段由禽源、人源及猪源流感病毒基因重排而成，它与1918大流行流感病毒在许多方面有很高的相似性。
该研究组选取2009甲型H1N1流感病毒典型毒株A/California/04/2009（H1N1）的HA和NA作为研究对象，表达纯化了这两种蛋白并通过X-射线衍射的方法解析了它们的晶体结构，分辨率分别达到了2.9埃和1.9埃。
对2009HA结构的分析发现，它与1918年大流行HA的整体结构以及抗原位点（包括5个确定的抗体识别表位：Sa，Sb，Ca1，Ca2和Cb）高度相似，但与季节性流感差别很大。研究者推测，2009HA可被1918流感患者或病毒携带者的血清中和，该观点解释了年轻人对2009甲型H1N1流感易感，而老年人则具备更强的抵抗力这一现象。
研究组还发现，2009HA有增强的碱性区，可提高病毒侵染力。但2009HA碱性区附近第N279位与季节性流感及1918HA相比，多了一个糖基化位点，这个糖基化位点可以阻碍碱性区作用，并可能干扰抗体识别，可导致病毒毒力减弱，对宿主细胞的致死性减弱，病毒毒力达到动态平衡，从而有利于自己在宿主体内的大量扩增与侵染。
A型流感病毒的NA共有9个亚型，按照其一级序列可被分为两组：N1、N4、N5和N8被分为第1组，而N2、N3、N6、N7和N9被归类为第2组。第1组NA的主要结构特点在于它的催化位点中有一额外的空洞，称为“150-洞”，根据这个特殊空洞可设计合成一些新型NA抑制剂。
从系统发生角度上看，2009NA属于典型的第1组成员N1。但研究者解析其晶体结构后发现，与其他典型的第1组N1相比，2009NA并没有“150-洞”，由此推测针对“150-洞”的药物对于2009甲型H1N1流感病毒作用效率减弱，甚至无效。
对此，研究者建议，在设计合成新型抗2009甲型H1N1流感病毒NA药物的时候，须避免针对“150-洞”的设计方法，而应将目光集中在更小的酶活区域。在设计其他NA亚型流感病毒药物的时候，也应充分考虑第1组和第2组NA的区别，来设计特异性的药物。
实验图（图片来源：中国科学院网站）
该项研究的牵头人高福2004年从牛津大学回国，组建了病原微生物与免疫学实验室，研究重点是基于结构的病原与免疫相关蛋白的功能研究。该项研究得到了中国科学院“流感大流行应急启动项目”和科技部“流感大流行‘973’项目”的共同支持。
生物谷推荐英文出处：
Nature Structural " Molecular Biology> doi:10.1038/nsmb.1909
The 2009 pandemic H1N1 neuraminidase N1 lacks the 150-cavity in its active site
Qing Li1,2,8, Jianxun Qi1,8, Wei Zhang1,3, Christopher J Vavricka1, Yi Shi1,3, Jinhua Wei1,3, Enguang Feng4, Jingshan Shen4, Jilong Chen1, Di Liu1,5, Jianhua He6, Jinghua Yan1, Hong Liu4, Hualiang Jiang4, Maikun Teng2, Xuebing Li1 " George F Gao1,2,3,7
Influenza A virus neuraminidase can be classified into groups 1 and 2 on the basis of its primary structure. The main structural feature of group 1 neuraminidase is an extra cavity in the active site, the 150-cavity. Here we present the crystal structure of neuraminidase from the 2009 pandemic H1N1 influenza strain. In contrast to other characterized N1 neuraminidases, which are all members of group 1, 2009 H1N1 neuraminidase does not have a 150-cavity.
