Гемагглютинин

В силу особо высокой актуальности поверхностных гликопротеидных компонентов вируса гриппа (НА и NA) в изменчивости вируса гриппа они изучены более подробно по сравнению с другими вирусспецифическими полипептидами. Исторически первым был изучен НА, название которого он приобрел в связи с обнаруженной G. Hirst (1941) и независимо от него L. McClelland и R. Hare (1941) способностью вируса гриппа агглютинировать эритроциты. Интенсивная адсорбция вируса гриппа на поверхности эритроцитов курицы, человека, морской свинки сопровождается их агглютинацией с последующей быстрой элюцией вируса. Процесс элюции вируса носит ферментативный характер, приводящий к быстрому разрушению гликопротеидных рецепторов клетки. Этот процесс G. Hirst первоначально связывал с активностью НА.

Вскоре оказалось, что в этом процессе участвует специальный фермент вируса гриппа — нейраминидаза (NA) [Mayron L., Rafelson M., 1960]. Соотношение НА и NA у разных вирусов гриппа может варьировать [Wrigley N., 1979]. Первоначально полипептид НА синтезируется в виде крупномолекулярного предшественника (НАО), который после завершения процесса трансляции расщепляется клеточными протеазами на тяжелую (НА1) и легкую (НА2) цепи и гликозилируется. Образовавшийся гликопептид содержит обе полипептидные цепи (НА1 и НА2), соединенные дисульфидными связями, которые, возможно, определяют пространственную структуру, необходимую для функционирования этого полипептида. Шип гемагглютинина на оболочке вируса (гемаг-глютинирующая субъединица) образован тремя молекулами НА (тример) и обозначается НА+. В составе тримера НА+ легкие цепи НА2 локализуются в гидрофобном конце, погруженном в липидную оболочку вириона. Полипептид НА1, образующий внешнюю часть шипа, отвечает за взаимодействие вируса с рецепторами на поверхности клетки. НА, кодируемый 4-м сегментом генома вируса гриппа, является гликозилированным полипептидом с молекулярной массой 75 000 — 80 000. На его долю приходится 25 — 35 % общего количества вирусного белка, синтезируемого в виде крупной единой полипептидной цепи (НАО) и претерпевающего посттрансляционное расщепление под влиянием клеточных протеаз на две молекулы — НА1 (молекулярная масса — 50 000 — 60 000) и НА2 (молекулярная масса — 23 000 — 30 000).

Обе цепи удерживаются в интактных молекулах НА дисульфидными связями. Протеолитическое расщепление НА не является обязательным для формирования вирусной частицы и происходит не во всех видах клеток. Известно, что сборка вирионов и способность агглютинировать эритроциты не зависят от протеолитического расщепления НАО. Однако нарушение этого процесса и встройка в мембрану зрелого вириона нерасщепленной молекулы НАО вместо молекулы расщепленного НА приводит к резкому снижению инфекционной активности вируса, а возможно, определяет и вирулентность штамма [Bosch H. et al., 1979].

Многие протеазы способны расщеплять молекулу НАО на две полипептидные цепи, которые по молекулярной массе близки к НА1 и НА2. Однако только расщепление пептидной связи в НАО между аргинином и лизином приводит к повышению инфекционной активности вируса с исходной низкой заражающей активностью [Лозицкий В. П., Поляк Р. Я., 1982]. В процессе посттрансляционных превращений НАО не только подвергается протеолитическому расщеплению, но и обязательному гликозилированию [Nakamura K-, Compans R., 1979]. Предполагают, что углеводный компонент определяет сродство вируса к чувствительным клеткам или, наоборот, защищает НА+ от неспецифического расщепления клеточными протеазами.

Возможно также, что углеводный компонент обеспечивает транспорт гликопротеида к месту сборки вириона или отвечает за организацию третичной и четвертичной структуры НА+ поверхности вириона [Харитоненков И. Т., 1981]. Гликопротеид НА содержит около 20 % углеводов, из которых 17 % приходится на цепь НА1 и около 4 % на цепь НА2. Углеводная часть вирусных гликопротеидов содержит олигосахаридные цепи, имеющие различный состав и структуру. В настоящее время активно изучают качественный и количественный состав отдельных сахаров в углеводном компоненте НА и их зависимость от природы клетки-хозяина. Еще неясен порядок расположения сахаров и не выявлены участки полипептидной цепи НА, подвергающиеся гликозилированию. Предполагают, что связь углеводов с белком осуществляется через глюкозамин и аспарагиновую кислоту. Выявляемые у вируса гриппа различия в химическом составе углеводного компонента зависят только от клетки-хозяина, в то время как локализация процесса гликозилирования в определенных зонах полипептидной цепи определяется самим вирусом [Харитоненков И. Т., 1981].

НА и NA относятся к полипептидам с высокой иммуногенной активностью. Антитела к ним определяют в основном защищенность организма от гриппозной инфекции. Присущая вирусу гриппа А высокая изменчивость антигенных свойств определяется в первую очередь изменениями антигенной структуры полипептида НА1, его антигенных центров. Изучение аминокислотного состава НА показало связь его антигенных детерминант с двумя группами соединений, содержащих гистидин или тирозин. С помощью моноклональных антител в каждой НА+-единице обнаружены три неперекрывающихся антигенных участка, или детерминанты [Laver W. et al., 1979a, b; 1981], один из которых является общим для всех штаммов вируса гриппа с данным типом НА, тогда как два других определяют штаммовую специфичность возбудителя и его изменчивость в процессе антигенного «дрейфа». Применение рентгеноструктурного анализа позволило установить локализацию антигенных центров в НА1 на дистальном конце палочковидной субъединицы НА+.

Высокая антигенная изменчивость НА определяет различия физико-химических характеристик у разных штаммов вируса гриппа. Сравнительный анализ с помощью электрофореза в ПААГ большого набора штаммов вируса гриппа А показал, что из всех вирусспецифических белков наибольшим колебаниям в скорости миграции подвержена молекула НА, главным образом ее тяжелая цепь — НА1. Белки НА2 практически не отличаются между собой у разных штаммов по этой характеристике. Широкое многообразие антигенных вариантов вируса гриппа обусловливается даже единичными заменами аминокислот в структуре тяжелой цепи НА. Эти замены выявлены как в антигенных центрах (детерминантах), так и в удаленных от них участках молекулы. Замена лишь одной аминокислоты в структуре антигенной детерминанты НА может приводить к образованию новых естественно возникающих штаммов вируса гриппа.

Регулярные антигенные изменения вируса гриппа обусловлены накоплением прогрессирующих мутационных изменений в 4-м гене, кодирующем НА, который оказался самым вариабельным из всех 8 сегментов РНК, что соответствует и результатам непосредственного анализа генного продукта. Данные о строении молекулы НА хорошо согласуются с представлениями о структуре кодирующего гена, в котором обнаружен лишь небольшой консервативный участок, тогда как большая часть этого гена оказалась высоковариабельной [Scholtissek С, 1979b]. По-видимому, консервативный участок генома несет ответственность за функциональную активность этого белка, а вариабельная часть отвечает за приспособительные антигенные изменения. Соответствие между данными о структуре и функциях этого гена и кодируемого им белка НА открывает возможность изучения механизма антигенной изменчивости вируса гриппа на генетическом уровне.

«Грипп и его профилактика», А.А. Смородинцев