盖塔病毒E2 蛋白的单氨基酸多态性影响病毒毒力新发现

盖塔病毒（Getah virus，GETV）是一种由蚊媒传播的单股正链RNA 病毒，属于披膜病毒科甲病毒属。该病毒自1955 年在马来西亚分离至今，已遍布欧亚大陆和东南亚，1964 年在中国南部的海南省首次发现GETV，迅速蔓延，近年来我国报道已有超过15 个省份出现动物盖塔病毒疫情，造成一定的经济损失。该病毒宿主范围广，在猪、马、人、牛、袋鼠、狐狸、鸟类等多种动物血清中均检测到GETV 抗体，表明GETV 具有潜在的公共卫生风险。可导致马发热、体疹和腿水肿，以及母猪生殖障碍和胎儿死亡。受感染的动物可能在病毒的放大和传播中发挥关键作用。尽管如此，目前对该病毒的流行和致病性研究较少。

近期发表于《Journal of Virology》的研究论文，报道了E2 蛋白单个氨基酸突变导致GETV 毒力衰减的机制。团队早期通过流行病学研究发现，在不同的GETV 分离株中，E2 蛋白第253 位点存在两种氨基酸：赖氨酸（Lys）和精氨酸（Arg），且计算分析显示，从Lys 替换为Arg 的变化是动物流行表型的正向选择。该研究利用反向遗传系统拯救了野生株重组病毒rGETV-HN 和突变株重组病毒E2-K253R、E2-K253A。体内实验结果显示，Lys 替换为Arg 降低了小鼠致病性，小鼠存活率大大提高，且各组织中的病毒滴度均有不同程度降低。体外实验表明，Lys 替换为Arg 在不同细胞系上均显著增强了病毒感染，Lys 替换为丙氨酸（Ala）降低了病毒感染，说明带正电荷的碱性氨基酸在影响病毒毒力中具有重要作用。硫酸乙酰肝素（HS）是一种广泛存在于细胞表面或细胞外基质蛋白上的带负电荷的糖胺聚糖（GAGs），本研究首次发现可溶性GAGs 以剂量依赖方式抑制GETV 感染，且抑制作用发生在吸附阶段；利用氯酸钠抑制HS 的硫酸化，硫酸钠恢复HS的硫酸化，证明GETV 感染细胞强烈依赖于HS 的硫酸化作用；利用高浓度氯化钠可以破坏病毒与细胞间的静电引力的特点，证实GETV 吸附细胞的能力取决于静电引力。Lys 替换为Arg 显著增强了GETV与肝素耦连磁珠的结合；Lys 替换为Arg 导致GETV对HS 硫酸化程度降低更敏感，也增强了GETV 与细胞间的静电引力，直接和间接确定了E2 蛋白第253位点单个氨基酸突变导致病毒与HS 的结合能力增强。病毒体内清除实验结果显示，Lys 替换为Arg 提高了病毒在小鼠血液中的清除速率，这可能是由于Arg 与GAGs 结合的能力增强，加快了病毒从血液中的清除的结果，最终表现为毒力衰减。结构分析显示，GETV 中的Lys253 侧链与一个负电荷残基形成离子键，Lys 替换为Arg 可能加强了这种相互作用，并优化了结合袋的几何形状，以更好地结合HS。

该研究发现了GETV E2 蛋白第253 位点是病毒致弱的关键氨基酸位点，并且对机制进行了系统的研究，这种毒力衰减可能是由于病毒基因突变后与HS 结合能力增强，血液病毒清除速率增加所导致的。值得关注的是，在GETV 和其他甲病毒中，碱性氨基酸在E2 蛋白第253 位点是保守的，表明甲病毒可能存在一个新的HS 结合基序。该研究提高了对GETV 致病机制的认识，并为新的减毒疫苗和抗病毒药物的开发提供了一个潜在的靶点。