上海交通大学&香港大学:中国家鹅中 H6 流感病毒的进化特征:对宿主在生态系统中地位的影响

学术   2024-11-11 12:54   山东  

I 论文导读

流感病毒A型以其高变异率和基因重组能力而闻名,这使其在公共卫生领域构成了重大挑战。野生和家禽水鸟,特别是鸭子和鹅,被认为是这些病毒的自然宿主。然而,家鹅在流感病毒生态学中的角色尚未得到充分研究,尤其是与野生水鸟或家鸭相比。自1996年H5N1病毒首次在鹅中被发现以来,了解家鹅中流感病毒的动态变得愈发重要。
2024年9月15日,上海交通大学&香港大学研究团队VIRUS EVOLUTION在线发表了题为“Evolutionary characterization of the establishment of H6 influenza viruses in domestic geese in China:implications for the position of the host in the ecosystem”的最新研究成果。本研究旨在通过分析中国家鹅中H6流感病毒的进化特征,探讨其在流感生态系统中的潜在“死胡同”宿主角色。这项研究对于理解流感病毒的宿主范围和传播模式,以及为家禽群体的疾病监测和控制策略提供重要信息,具有重要意义。

 IF5.5    中科院2区  |  JCR/Q2  病毒学

参考译文:  中国家鹅中 H6 流感病毒的进化特征:对宿主在生态系统中地位的影响

第一作者: Liuxia Peng

通讯作者:管轶,朱华晨,Tommy Tsan-Yuk Lam


I 主要研究结果

1.在家鹅中持续检测到 H6 病毒

在2001年至2018年期间,研究人员在中国南方对健康家鹅进行了长期监测,发现H6亚型流感病毒在家鹅中持续存在。在这段时间内,共收集了36,893份样本,H6病毒的检出率最高达到了7.93%,总共分离出893株家鹅H6病毒,总体检出率为2.42%。研究表明,家鹅中的H6病毒几乎全部具有N2或N6神经氨酸酶(NA)亚型,其中N8 NA基因很少见。尽管H6N2病毒在2005年之后在家鸭种群中普遍被H6N6取代,但在监测期间,这两种NA亚型在家鹅中共同循环。

2.I 组和 II 组 H6 病毒在家鹅中同时传播并定居

研究结果显示,家鹅中分离的H6病毒源自已经在家鸭中建立的I组和II组H6病毒。在家鹅中,这些病毒形成了三个不同的血凝素(HA)基因系,分别命名为GS-1、GS-2和GS-3。其中,GS-1系只包含H6N2亚型病毒,而GS-2和GS-3系则包含H6N2和H6N6亚型。这些病毒在家鹅中长期存在,但在监测期间很少传播回家鸭或陆地禽类,也未与其他亚型的病毒发生基因交换。研究还发现,家鹅H6病毒维持了它们鸭类祖先的主要分子特征。

图1.表面蛋白基因的最大似然系统发育

3.H6 跨物种传播并未导致病毒快速进化

研究中观察到,虽然H6病毒从家鸭传播到家鹅,但这种跨物种传播并没有导致病毒的快速进化。在家鹅中,H6病毒的血凝素(HA)基因的核苷酸替换率并没有在家鸭中那么高。此外,研究还发现,尽管在病毒跨物种传播的早期阶段,非同义突变(可能导致氨基酸改变的突变)的积累速度较快,但这些突变在家鹅中长期循环后大多被移除,表明它们可能是对H6病毒在家鹅宿主中持续存在不利的突变。在家鸭中,H6病毒的进化速率较高,可能是由于宿主免疫选择或对新宿主的适应所驱动。然而,一旦在到家鹅中建立,H6病毒的进化速率并没有明显增加,这表明家鹅可能限制了流感病毒的进化速率

4.基因重配在家鹅中是有限的

在家鹅中,H6病毒的基因重配现象受到了限制。研究中发现,家鹅中的H6病毒主要与同一物种中的其他H6病毒进行基因重配,而很少与野生水禽的病毒或陆地家禽中的H5/H9病毒亚型进行基因交换。这种有限的基因重配模式与家鹅作为流感病毒自然宿主的角色不符,因为在自然宿主中,不同宿主和亚型病毒之间的基因交换通常较为频繁。研究还指出,家鹅中的H6病毒没有检测到与其他流感病毒亚型(如H5和H9)的基因流,这与在家鸭中观察到的频繁的基因重配事件形成对比。这些结果表明,家鹅可能不会像家鸭那样促进流感病毒的快速进化和基因多样性,进一步支持了家鹅可能是流感A病毒的“死胡同”宿主的观点。

图2.鸭和鹅中建立的 H6 病毒重配模式

5.鹅H6病毒的分子特征

家鹅中的H6病毒具有一些特定的分子特征。所有在家鹅中分离的H6病毒均为低致病性病毒,这基于它们在HA1/HA2裂解位点仅含有单个基本氨基酸。大多数家鹅H6病毒在受体结合位点(RBD)含有Q226和G228(使用H3编号),这通常表明它们对禽类型唾液酸有较高的亲和力。GS-1系病毒中大多数携带E190V突变,与Q226和G228一起,表明对禽类型受体有更高的亲和力。GS-2系病毒的HA基因中发现了Q226L突变,这可能增加病毒对人类型受体(α2-6-SA)的亲和力,但这一点还需要进一步研究。

在神经氨酸酶(NA)的茎区,家鹅H6N2病毒中发现了三种氨基酸缺失模式,这些模式自2003年以来已在它们的鸭源病毒中被检测到,可能与基因兼容性的优化有关。在家鹅H6病毒中未检测到任何哺乳动物适应标记,如PB2蛋白中的E627K和D701N突变。这些分子特征表明,家鹅H6病毒可能主要适应水禽宿主,而不是陆地家禽或哺乳动物。

图3.分子特征

研究总结

经过18年在中国南方的监测,研究人员发现H6亚型流感病毒在家鹅中频繁被检测到。研究结果表明,家鹅仅接收了来自家鸭的有限种类的H6病毒,并且维持了从这些病毒中获得的多样性和分子标记。然而,家鹅并没有将病毒从自然宿主传播给陆地家禽,也没有通过与其他物种中看到的病毒的基因交换产生变体。这些发现提出了家鹅在流感生态系统中可能更像是一个异常和“死胡同”宿主的可能性。与其它家禽相比,家鹅在流感A病毒的生态系统中的作用可能有限,因此,可以考虑减少对这一宿主的病毒监测。

源论文链接

 https://academic.oup.com/ve/article/10/1/veae075/7756921


编辑:九九

校对:Collin

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