PA-X I94V突变改变了高致病性H7N9甲型流感病毒在小鼠和鸡体内的致病性

《Veterinary Microbiology》：PA-X I94V mutation modulates the pathogenicity of the highly pathogenic H7N9 influenza A virus in mice and chickens

　　

Xia Chen|Haozhan Liu|Liyi Jiang|Xingping Hong|Ming Kong|Xiyue Wang|Zenglei Hu|Min Gu|Xiaoquan Wang|Shunlin Hu|Xiaowen Liu|Liping Yan|Gang Chen|Daxin Peng|Xiufan Liu|Jiao Hu

中国农业与农村事务部禽类生物制品开发重点实验室

摘要

目前，甲型流感病毒（IAV）的持续进化仍然对人类和动物健康构成重大威胁。我们的序列分析发现，最近H5N1和H7N9 IAV菌株的PA/PA-X基因第94位点存在高度变异。值得注意的是，I94V突变在最近的人类H7N9病毒中变得普遍。然而，PA I94V突变在调节H7N9病毒对哺乳动物和鸟类的致病性方面的具体作用目前尚不清楚。我们首先证明了PA/PA-X I94V突变增加了小鼠的致病性和病毒适应性，同时降低了病毒的毒力。为了确定PA-I94V和PA-X-I94V在调节H7N9病毒宿主适应中的作用，我们系统地比较了PA-X缺陷病毒和带有PA I94V突变的PA-X缺陷病毒的表型。值得注意的是，当删除PA-X表达时，PA I94V突变对小鼠和鸡的病毒适应性没有明显影响，这表明PA-X I94V在调节H7N9病毒毒力方面起着直接作用。从机制上讲，PA-X I94V突变显著增加了病毒聚合酶活性和在哺乳动物细胞中的复制能力。此外，PA-X I94V突变还调节了PA-X的宿主关闭活性，并在抑制抗病毒反应和细胞死亡相关反应中发挥了明显作用。总体而言，我们的研究加深了我们对PA-X中的适应性位点如何调节小鼠和鸡的宿主反应和病毒适应性的理解，为甲型流感病毒的复杂发病机制提供了更深入的见解。

引言

自2019年2月以来，中国大陆尚未报告新的H7N9禽流感人类感染病例，而全球最后一例病例记录于2019年4月，在2013年至2019年间共发生了1,568例疫情（Nakhaie等人，2024年）。这一成就主要归功于自2017年以来实施的全面控制措施，包括大规模的家禽疫苗接种和对活禽市场的严格监管，这些措施有效地中断了人畜共患病传播（Li和Chen，2021年；Zeng等人，2018年）。然而，人类病例的明显消失并不意味着病毒已被根除。H7N9病毒可能以低水平存在于禽类或环境储存库中，仍具有遗传进化的能力（Zhang等人，2025年）。偶尔的环境检测以及在2020年从单峰骆驼中分离出H7N9病毒（Yin等人，2023年）进一步强调了物种间传播的潜在风险。这些发现突显了一个持续存在的问题：特定的病毒突变是否促进了病毒对哺乳动物宿主的适应。特别是，PA/PA-X中的突变在推动这一过程中的作用仍有待阐明。

众所周知，IAV的PA基因包含一个+1开放阅读框，编码PA-X蛋白（Jagger等人，2012年），该蛋白在所有IAV亚型中都是保守的辅助蛋白（Shi等人，2012年）。PA-X蛋白具有多种功能：（1）全局宿主关闭活性（Bercovich-Kinori等人，2016年；Chiem等人，2022年；Clements等人，2020年；Desmet等人，2013年；Dias等人，2009年；Hara等人，2006年；Jagger等人，2012年；Khaperskyy等人，2014年；Khaperskyy等人，2016年；Levene和Gaglia，2018年；Nogales等人，2018a年；Oishi等人，2018年；Oishi等人，2019年；Yuan等人，2009年），选择性降解宿主RNA Pol II转录本（Khaperskyy等人，2016年）；（2）内切酶活性，通过降解宿主mRNA直接参与其全局关闭功能（Desmet等人，2013年；Dias等人，2009年；Jagger等人，2012年；Khaperskyy等人，2014年；Yuan等人，2009年）；（3）参与调节各种IAV亚型的病毒复制、宿主免疫反应和毒力（Gao等人，2015年；Gong等人，2017年；Hayashi等人，2015年；Hu等人，2016年；Hu等人，2015年；Jagger等人，2012年；Liu等人，2020年；Nogales等人，2018a年；Xu等人，2017年；Xu等人，2016b年）。最近，Yang等人发现，第122位残基参与了PA-X的宿主关闭能力，并有助于调节宿主的抗病毒反应（Yang等人，2025年）。同样，我们之前也发现PA-X的第100位残基参与了H7N9和H5N1 PA-X蛋白的宿主关闭活性，并在不同宿主中调节病毒适应性（Chen等人，2025年）。

近年来，流行病学监测数据显示，PA/PA-X I94V突变在禽类和人类H7N9流感病毒中频繁出现，这表明它可能为这些病毒提供了某种选择优势。在这里，我们系统地研究了PA/PA-X I94V突变对H7N9禽流感病毒生物学特性的影响。使用H7N9 GD15病毒株作为遗传骨架，我们生成了三种重组H7N9病毒，即PA/PA-X I94V单突变病毒（GD15-I94V）、PA-X缺陷病毒（GD15-FS）以及带有PA/PA-X I94V突变的PA-X缺陷病毒（GD15-FS-I94V）。随后，我们分别评估了这些突变对小鼠和鸡的病毒复制和致病性的影响。此外，我们还研究了PA/PA-X-I94V突变在调节病毒聚合酶活性、宿主关闭和宿主先天免疫反应中的作用。总体而言，我们的结果表明，PA-X蛋白的I94V突变可能是流感病毒用来调节哺乳动物和鸟类物种中病毒复制和致病性的策略。

章节片段

病毒和细胞

高致病性的H7N9禽流感病毒A/chicken/Guangdong/GD15/2017 H7N9（GD15）于2017年在活禽市场被分离出来，并在9日龄的无特定病原体（SPF）鸡胚中繁殖。之前已经生成了反向遗传衍生的GD15病毒及其相应的PA-X缺陷突变病毒（GD15-FS），后者在PA-X基因的框架移位基序中携带五个突变（Kong等人，2021年）。突变病毒GD15-I94V携带PA/PA-X

近年来，PA-X I94V突变在H7N9 IAV中变得普遍

基于全球流感数据共享倡议（GISAID）中的序列，我们重点关注了PA-X基因的第94位点，并系统地分析了人类和禽源H5N1、H7N9流感病毒中PA-X 94I的保守性。我们发现H7N9病毒和H5N1病毒之间的PA-X 94多态性存在明显差异。这些差异表现为PA-X 94在禽源H5N1病毒中更为普遍（图1A和B）

讨论

PA-X蛋白首次发现于2012年，由流感病毒PA基因的核糖体移位产生的+1 ORF阅读框编码（Jagger等人，2012年）。几乎所有IAV都能编码PA-X蛋白（Shi等人，2012年）。大量文献证明了PA-X在调节流感病毒复制中的关键作用（Desmet等人，2013年；Hu等人，2016年；Hu等人，2015年；Liu等人，2020年；Nogales等人，2018b年；Nogales等人，2017年），调节宿主先天免疫

伦理批准

伦理声明：本研究严格遵循中华人民共和国科学技术部《实验动物护理和使用指南》的建议进行。动物实验方案已获得江苏省实验动物管理委员会（批准编号：SYXK-SU-2021-0027，适用于鸡；SYXK-SU-2022-0044，适用于小鼠）和扬州大学实验动物伦理委员会的批准（批准编号：

资助

本研究得到了国家自然科学基金（32372976）、江苏省农业科技自主创新基金[CX (21)3141]、中国农业研究系统专项基金（CARS-40）以及江苏省高等教育机构优先学术计划发展项目的资助。

CRediT作者贡献声明

Peng Daxing：写作 – 审稿与编辑。Liyi Jiang：验证。Xiufan Liu：资金获取，概念构思。Xingping Hong：验证。Gang Chen：写作 – 审稿与编辑。Zenglei Hu：方法学。Min Gu：监督。Jiao Hu：写作 – 审稿与编辑，资金获取，数据管理，概念构思。Ming Kong：验证，方法学。Xiyue Wang：软件。Xiaowen Liu：写作 – 审稿与编辑。Liping Yan：概念构思。Xia Chen：写作 – 审稿与编辑，写作 –

作者声明他们没有利益冲突。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。