Problems of VirologyProblems of VirologyВопросы вирусологии0507-40882411-2097Central Research Institute for Epidemiology12033ArticlesСтатьиImpact of mutations in the hemagglutinin gene of H5N1 influenza virus on antigenicity and virulence as revealed by site-specific mutagenesisВлияние мутаций в гене гемагглютинина вируса гриппа подтипа H5N1 на антигенность и вирулентность, выявляемое сайт-специфическим мутагенезом15102010555NO5 (2010)№5 (2010)141609062023Copyright ©; 2010, Krylov P.S., Govorkova E.A., Kaverin N.V., Krylov P.S., Govorkova E.A., Kaverin N.V.Copyright ©; 2010, Крылов П.С., Говоркова Е.А., Каверин Н.В., Krylov P.S., Govorkova E.A., Kaverin N.V.2010Krylov P.S., Govorkova E.A., Kaverin N.V., Krylov P.S., Govorkova E.A., Kaverin N.V.Крылов П.С., Говоркова Е.А., Каверин Н.В., Krylov P.S., Govorkova E.A., Kaverin N.V.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://virusjour.crie.ru/jour/article/view/12033

In our earlier studies, we have shown that amino acid changes in the hemagglutinin (HA) of influenza H5N1 virus escape mutants conferring resistance to monoclonal antibodies (MAbs) may correlate with a decrease of virus virulence for mice and that the virulence can be restored to the initial level by serial passages. In the present study, the mutations identical to those observed in the HA of a low-virulent escape mutant and its readapted variant were introduced into the HA gene by site-specific mutagenesis. The viruses produced by plasmid transfection and containing the HA gene either of A/Vietnam/1203/2004 (H5N1) virus with a deletion at the cleavage site, or of a low-virulent escape mutants, or of its readapted variant, in the presence of 6 genome segments of A/Puerto Rico/8/34 (H1N1) virus and the NA gene of A/Vietnam/1203/2004 (H5N1) virus, were assayed for virulence. Determination of virulence for mice indicated that amino acid substitution in the HA gene of a low-virulent escape mutant produced a decrease of virulence whereas the additional mutation identical to that acquired by the escape mutant in the course of readaptation restored the virulence to initial level. The findings are the first strong evidence for lower H5N1 virus virulence resulting from the amino acid substitution changing the antigenic specificity of HA and for restored virulence arising from compensating mutation in the HA gene.

В наших прошлых исследованиях было показано, что аминокислотные замены в гемагглютинине (HA) эскейп-мутантов вируса гриппа подтипа H5N1, обеспечивающие резистентность к моноклональным антителам, в некоторых случаях коррелируют со снижением вирулентности вируса для мышей. Вирулентность восстанавливается при серийном пассировании вируса. В настоящей работе мутации, соответствующие изменениям в гене HA низковирулентного эскейп-мутанта и его реадаптированного варианта, были введены в ген HA посредством сайт-специфического мутагенеза. С помощью плазмидной трансфекции были получены вирусы, содержащие либо HA вируса A/Vietnam/1203/2004 (H5N1) с делецией сайта нарезания, либо HA низковирулентного мутанта, либо HA реадаптированного варианта, а также 6 генов вируса A/Puerto Rico/8/34 (H1N1) и NA вируса A/Vietnam/1203/2004 (H5N1). Определение вирулентности для мышей показало, что аминокислотная замена в HA низковирулентного эскейп-мутанта приводит к снижению вирулентности вируса для мышей. Введение дополнительной мутации, соответствующей аминокислотной замене в HA реадаптированного варианта, полностью восстанавливает вирулентность. Полученные данные являются первым строгим доказательством снижения вирулентности вируса подтипа H5N1 в результате аминокислотной замены, изменяющей антигенную специфичность HA, и восстановления вирулентности вследствие компенсирующей мутации в гене HA.

influenza virushemagglutininmonoclonal antibodiesvirulencesite-specific mutagenesisвирус гриппагемагглютининмоноклональные антителавирулентностьсайт-специфический мутагенезКрылов П. С., Руднева И. А., Тимофеева Т. А. и др. Аминокислотные замены в гемагглютинине вируса гриппа подтипа H5, влияющие на антигенную специфичность и вирулентность вируса // Вопр. вирусол. - 2009. - Т. 54. - № 5. - С. 14-19.Brown E. G. Increased virulence of a mouse-adapted variant of influenza A/FM/1/47 virus is controlled by mutations in genome segments 4, 5, 7, and 8 // J. Virol. - 1990. - Vol. 64. - P. 4523-4533.Hoffmann E., Neumann G., Kawaoka Y. et al. A DNA ransfection system for generation of influenza A virus from eight plasmids // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2000.-Vol. 97. - P. 6108-6113.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., 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.Philpott M., Hioe C., Sheerar M., Hinshaw V. Hemagglutinin mutations related to attenuation altered cell tropism of a virulent avian influenza A virus // J. Virol. - 1990. Vol. 64. - P. 2941- 2947.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.Rudneva I. A., Timofeeva T. A., Shilov A. A. et al. Effect of gene constellation and postreassortment amino acid change on the phenotypic features of H5 influenza virus reassortants // Arch. Virol. - 2007. - Vol. 152. - P. 1139-1145.Schulman J. L., Palese P. Selection and identification of influenza virus recombinants of defined genetic composition // J. Virol. - 1976. - Vol. 20. - P. 248-254.Stevens J., Blixt О., Тumреу Т. М. et al. Structure and receptor specificity of the hemagglutinin from an H5N1 influenza virus // Science - 2006. - Vol. 312. - P. 404-410.