Problems of VirologyProblems of VirologyВопросы вирусологии0507-40882411-2097Central Research Institute for Epidemiology11938ArticlesСтатьиAmino acid substitutions in the hemagglutinin of H5 influenza virus changing the antigenic specificity and virus virulenceАминокислотные замены в гемагглютинине вируса гриппа подтипа Н5, влияющие на антигенную специфичность и вирулентность вируса15102009545NO5 (2009)№5 (2009)141909062023Copyright ©; 2009, Krylov P.S., Rudneva I.A., Timofeeva T.A., Shilov A.A., Ignatyeva A.V., Govorkova E.A., Kaverin N.V.Copyright ©; 2009, Крылов П.С., Руднева И.А., Тимофеева Т.А., Шилов А.А., Игнатьева А.В., Говоркова Е.А., Каверин Н.В.2009Krylov P.S., Rudneva I.A., Timofeeva T.A., Shilov A.A., Ignatyeva A.V., Govorkova E.A., Kaverin N.V.Крылов П.С., Руднева И.А., Тимофеева Т.А., Шилов А.А., Игнатьева А.В., Говоркова Е.А., Каверин Н.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://virusjour.crie.ru/jour/article/view/11938

In our earlier studies, we mapped the hemagglutinin antigenic epitopes of H5 influenza virus by selecting mutants resistant to the neutralizing effect of the antibody (escape mutants). Several escape mutants were shown to have a lowered virulence for mice. The readaptation of low-virulent escape mutants to mice resulted in the restoration of virulence. In the present communication. We present data on the assay of virulence of single-gene reassortants containing HA genes of the wild-type virus, low-virulent escape mutant, or re-adapted variant, and the other genes of a mouse-adapted H9N2 influenza virus. The results demonstrate that the amino acid change S145F (H3 numbering) in the hemagglutinin ensuring the resistance to a monoclonal antibody can be deleterious to virulence, and that the damaging effect on virulence may be compensated for by additional amino acid changes in position 186 in the hemagglutinin arising in the course of virus passaging in mice. The data indicate that the compensational mutations restoring the pathogenic potential of antigenic variants may be regarded as an additional factor in the evolution of influenza virus hemagglutinin.

Для картирования антигенных эпитопов гемагглютинина вируса гриппа подтипа Н5, проведенного в наших предыдущих исследованиях, нами был получен набор мутантных вирусов (эскейп-мутантов), резистентных к нейтрализующему действию моноклональных антител. Некоторые эскейп-мутанты имели сниженную вирулентность для мышей, причем исходный уровень вирулентности мог быть восстановлен серийным пассированием на мышах. В настоящей работе представлены данные по характеристике "одногенных" реассортантов, содержащих ген гемагглютинина Н5, полученный либо от исходного вируса, либо от эскейп-мутанта, либо от реадаптированного варианта, а остальные гены - от вируса гриппа подтипа H9N2, адаптированного к мышам. Определение вирулентности реассортантов показало, что аминокислотная замена S145F (нумерация по Н3) в гемагглютинине некоторых эскейп-мутантов, обеспечивающая устойчивость к нейтрализующему действию моноклонального антитела, вызывает снижение вирулентности вируса, причем вирулентность может быть восстановлена дополнительной аминокислотной заменой, возникающей в гемагглютинине в позиции 186 при пассировании вируса на мышах. Полученные данные указывают на компенсационные мутации, восстанавливающие патогенный потенциал антигенных вариантов, как на дополнительный фактор эволюции гемагглютинина вируса гриппа.

influenza virushemagglutininmonoclonal antibodiesreassortationвирус гриппагемагглютининмоноклональные антителареассортациявирулентностьChen H., Smith G. J. D., Li K. S. et al. Establishment of multiple sublineages of H5N1 influenza virus in Asia: implications for pandemic control // Proc. Natl. Acad Sci.USA. -2006. - Vol. 103. - P. 2845-2850.Hatta M., Gao P., Halfmann P., Kawaoka Y. Molecular basis for high virulence of Hong Kong H5N1 influenza A viruses // Science. - 2001. - Vol. 293. - P. 1840-1842.Kaverin N. V., Rudneva I. A., Ilyushina N. A. et al. Structure of the antigenic sites on the haemagglutinin molecule of H5 influenza virus and phenotypic variation of escape mutants // J. Gen. Virol. - 2002. - Vol. 83. - P. 2497-2505.Kaverin N. V., Rudneva I. A., Ilyushina N. A. et al. Structural differences among hemagglutinins of influenza A virus subtypes are reflected in their antigenic architecture: I analysis of H9 escape mutants // J. Virol. - 2004. - Vol. 78. - P. 240-249.Kaverin N. V., Rudneva I. A., Govorkova E. A. et al. Epitope mapping of the hemagglutinin molecule of a highly pathogenic H5N1 influenza virus by using monoclonal antibodies // J. Virol. - 2007. - Vol. 81. - P. 12911-12917.Li K. S., Guan Y., Wang J. et al. Genesis of a highly pathogenic and potentially pandemic H5N1 influenza virus in eastern Asia // Nature. - 2004. - Vol. 430. - P. 209-213.Lipatov A. S., Govorkova E. A., Webby A. J. et al. Influenza: Emergence and control // J. Virol. - 2004. - Vol. 78. - P. 8951-8959.Maines T. R., Lu X. H., Erb S. N. et al. Avian influenza (H5N1) viruses isolated from humans in Asia exhibit increased virulence in mammals // J. Virol. - 2005. - Vol. 79. - P. 11788-11800.Rudneva L. A., Kovaleva V. P., Varich N. L. et al. Influenza A virus reassortants with surface glycoprotein genes of the avian parent viruses: effects of HA and NA gene combinations on virus aggregation //Arch. Virol. - 1993. - Vol. 133. - P. 437-450.Rudneva I. A., Ilyushina N. A. Timofeeva T. A. et al. Restoration of virulence of escape mutants of H5 and H9 influenza viruses by their readaptation to mice // J. Gen. Virol. - 2005. - Vol. 86. - P. 2831-2838.Schulman J. L., Palese P. Selection and identification of influenza virus recombinants of defined genetic composition // J. Virol. - 1976. - Vol. 20. - P. 248-254.Seo S. H., Hoffmann E., Webster R. G. The NS1 gene of H5N1 influenza viruses circumvents the host anti-viral cytokyne responses // Virus Res. - 2005. - Vol. 103. - P. 107-113.Smirnov Y. A., Lipatov A. S., van Beek R. et al. Characterization of adaptation of an avian influenza A (H5N2) virus to a mammalian host //Acta Virol. - 2000. - Vol. 44. - P. 1-8.Smith G. J. D., Fan X. N., Wang J. et al. Emergence and predominance of an H5N1 influenza variant in China // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2006. - Vol. 103. - P. 16936-16941.Webster R. G., Lover W. G. Determination of the number of nonoverlapping areas on Hong Kong (H3N2) influenza virus hemagglutinin with monoclonal antibodies and the selection of variants with potential epidemiologic significance //Virology. - 1980. - Vol. 104. - P. 139-148.Wiley D. C., Wilson I. A., Skehel J. J. Structural identification of the antibody-binding sites of Hong Kong influenza hemagglutinin and their involvement in antigenic variation // Nature. - 1981. - Vol. 289. - P. 373-378.Wu W. L., Chen Y, Wang P. et al. Antigenic profile of avian H5N1 viruses in Asia from 2002 to 2007 // J. Virol. - 2008. - Vol. 82. - P. 1798-1807.