[发明专利]BST-2蛋白在制备治疗甲型流感病毒引起疾病的药物中的应用

说明书

技术领域

本发明属于生物医药领域，涉及BST-2在抑制甲型流感病毒的感染和释放中的应用。

背景技术

甲型流感病毒为常见的流感病毒，可以引起季节性流感和地区性流感的爆发。甲型流感病毒的宿主较广，除人外，还有猪、马、豹、海洋哺乳动物(海豹，鲸鱼)和禽类。甲型流感病毒的表面抗原HA和NA则较易发生变异，因此容易造成大范围流行，如1918年的西班牙流感由甲1型流感病毒(H1N1)引起，造成约2000万人死亡。2009年甲型流感病毒(H1N1)所引发的全球性流行病疫情，造成全球1.85万人死亡。因此甲型流感病毒对世界范围的公共卫生构成了严重的威胁。

甲型流病毒(Influenza A Virus，IAV)属正粘病毒科，系含8段负链RNA基因组的包膜病毒，基因组全长约14～15k nt，共可编码11种蛋白：血球凝集素(Hemagglutinin，HA)，神经氨酸苷酶(Neuraminidase，NA)，基质蛋白-1(Matrix-1，M1)，基质蛋白-2(Matrix-2，M2，也称离子通道蛋白)，核蛋白质(Nucleoprotein，NP)，非结构蛋白-1(non-structural protein 1，NSP1)，非结构蛋白-2(non-structural protein 2，NS2；也称为核转运蛋白，nuclear export protein，NEP)，聚合酶酸性蛋白(polymerase acidic protein，PA)，聚合酶碱性蛋白-1(polymerase basic protein 1，PB1)，聚合酶碱性蛋白-2(polymerase basic protein 2，PB2)以及聚合酶碱性蛋白-1-F2蛋白(polymerase basic protein 1-F2，PB1-F2)。IAV病毒的生活周期包括吸附并进入宿主细胞、基因组vRNPs转运入宿主细胞核、病毒基因组的转录于复制，vRNPs转运出宿主细胞核，宿主细胞膜上进行组装与出芽、释放等阶段。流感病毒从宿主细胞的细胞膜上出芽释放后可以形成直径为100纳米的球形病毒颗粒和直径为100纳米(nm)长为2～20微米(um)的纤维状病毒。病毒的包膜由宿主细胞的脂质双层膜和HA、NA、M2蛋白组成。HA蛋白是脂质双层膜上丰度最高约为80％，NA次之为17％，M2丰度最小，每个病毒颗粒仅含16～20分子。

M2蛋白是病毒感染的必要成分。M2蛋白由97个氨基酸残基组成一个同源四聚体并成为质子选择性离子通道，结构上分为由24个氨基酸残基组成的N-末端胞外区，19个氨基酸残基组成的单跨膜区形成的离子通道孔以及由54氨基酸残基组成胞内区尾末端。M2蛋白具有选择性离子通道活性，当病毒进去宿主细胞后，细胞质内的酸性环境就会激活M2蛋白的这一功能，使病毒颗粒内部也达到酸性环境，从而使得病毒颗粒内的vRNPs从M1蛋白上脱离下来最终使得病毒基因组完全进入细胞质而得以顺利完成病毒的复制。

流感病毒的组装和出芽是在宿主细胞膜的脂筏上完成的。研究表明，流感病毒的组装和出芽起始于脂筏介导的HA和NA蛋白在宿主细胞膜表面的聚集。富含磷脂和胆固醇的脂筏是动态的膜区域。它可以作为蛋白聚集的平台，同时也是许多病毒出芽的主要位置，其中包括流感病毒，HIV-1和埃博拉病毒。Chen等研究发现，病毒蛋白HA跨膜区是连接脂筏的重要区域，并且此跨膜区的缺失可以减少病毒的复制以及抑制纤状病毒的形成。病毒蛋白HA和NA定位于脂筏后，引起脂筏间的相互连接和脂筏区域的扩大，从而引起细胞膜的向外形变，进而启动流感病毒的出芽。如图1-A所示，HA和NA的胞内端(红色)与M1蛋白(紫色)结合；如图1-B所示，M1蛋白则与NP蛋白相互作用，募集vRNPs复合体(黄色螺旋体)。同时，M1蛋白通过与M2蛋白相互作用，募集M2蛋白到病毒的出芽位置。如图1-C所示，待病毒包装了足够的vRNPs复合体后，M2蛋白通过其α螺旋(AH)区域构象变化从而改变宿主细胞膜曲率，进而完成膜剪切的作用。最后，由NA蛋白通过其神经氨酸酶水解作用，剪断病毒HA蛋白与宿主细胞膜受体之间的特异性连接，最终完成病毒的释放。整个IAV病毒出芽模型如图1-D所示。因此，M2蛋白不仅具有离子通道蛋白的功能还具有在IAV病毒出芽时完成膜剪切的重要功能。