柯萨奇病毒A组16型VP1-145位氨基酸变异影响对硫酸乙酰肝素结合能力的初步探究

柯萨奇病毒A组16型(Coxsackievirus A16,CVA16)与肠道病毒A71型(Enterovirus A71,EV-A71)是国内导致手足口病的重要病原体,二者同源,来自共同祖先,基因组结构相同,并且均使用硫酸乙酰肝素(Heparan sulfate,HS)作为吸附受体。本研究基于EV-A71的VP1-145位氨基酸位点的相关研究结果,分析CVA16的VP1-145氨基酸差异,选取3株中国流行的,在该位点具有差异的CVA16,进行对HS结合能力影响的研究。使用不同浓度肝素酶Ⅰ处理人横纹肌肉瘤(Human rhabdomyosarcoma,RD)细胞,比较不同CVA16株对肝素酶Ⅰ处理前后的RD细胞的吸附能力,以及接种后12h,24h,48h后各毒株在RD细胞的复制情况。结果表明,在使用5mIU/mL和10mIU/mL浓度肝素酶Ⅰ水解RD细胞表面的HS后,VP1-145氨基酸位点为甘氨酸(Glycine,G)的CVA16对RD细胞的吸附能力下降,其下降程度与肝素酶Ⅰ的作用浓度呈正相关,且影响了后续12h,24h,48h病毒在RD细胞中的复制,其差异具有统计学意义(P<0.05)。而VP1-145氨基酸位点为谷氨酸(Glutamic acid,E)的两株CVA16均未观察到此种趋势。为了进一步探究该种结合能力的差异与病毒致病力之间的关系,对三株病毒进行2日龄ICR乳鼠感染实验。通过观察乳鼠生存率、临床评分、体重变化,来评估不同CVA16株在小鼠感染模型中的致病力差异。结果表明,CVA16(VP1-145E)的致病力明显强于CVA16(VP1-145G)。后对三株病毒进行全基因组测序,测序结果显示,除VP1-145位点外,三株CVA16还存在其他的差异位点,故后续我们又通过反向遗传学拯救病毒,对VP1-145位点的作用机制进行了进一步的探讨。本研究结果证实,VP1-145位点的氨基酸变异会影响CVA16与HS的结合能力,145位点为E的病毒,其与HS的结合能力较差,当145位点由E突变至G时,病毒与HS的结合能力增强,其与RD细胞的结合能力受到肝素酶Ⅰ的影响。本研究为CVA16毒力位点与致病机制的研究提供了一定的理论基础。