Hemagglutiniini

Hemagglutiniini (HA) on influenssavirusten pinnoilta (kuten monien muidenkin virusten ja bakteerien pinnoilta) löydetty antigeeninen glykoproteiini. Hemagglutiniinin avulla virus kykenee sitoutumaan soluun infektoidakseen sen eli tunkeutuakseen siihen. Hemagglutiniini nimi tulee aineen kyvystä aiheuttaa punasolujen yhteenkasautumista (engl. agglutinate = liimata/liimautua yhteen) in vitro.^[1]

Hemagglutiniinin rakenne
Hemagglutiniini yksinkertaistetussa molekyylimallissa esitettynä. Ylhäällä näkyy globulaarisia kohdesolun sialihapporeseptoreja tunnistavia osia ja alempana pitkiä α-heliksejä, jotka vakauttavat homotrimeerisen proteiinin varsimaisen rakenteen. Alimmat osat kiinnittävät monomeerit viruksen pintaan.

Alatyypit

On olemassa ainakin 16 erilaista HA-antigeenia. Nämä alatyypit merkitään H1:stä H16:een. Viimeisin alatyyppi (H16) löydettiin influenssa A-viruksista, jotka eristettiin naurulokeista Ruotsissa ja Norjassa vuonna 2005.^[2][3] Kolme ensimmäistä hemagglutiniinia (H1, H2 ja H3) esiintyvät ihmisten influenssaviruksissa.

Erittäin patogeenisen eli herkästi tautia aiheuttavan lintuinfluenssaviruksen (H5N1-tyyppi) on havaittu infektoivan ihmisiä huonosti. Tämän virustyypin infektoimien ihmispotilaiden virusnäytteiden viruksista on havaittu, että niiden hemagglutiniinissa on yksittäisiä aminohappomuutoksia, jotka voivat merkittävästi muuttaa kyseisen lintuinfluenssaviruksen reseptorispesifisyyttä antaen niille kyvyn sitoutua samoihin reseptoreihin, kuin ihmisen influenssavirus.^[4][5] Nämä havainnot selittävät miksi H5N1-virus, joka ei normaalisti infektoi ihmisiä, voi mutaatioiden avulla muuntua ihmisiä tehokkaasti infektoivaksi. H5N1-viruksen hemagglutiniini on yhdistetty myös tämän influenssaviruksen korkeaan patogeenisyyteen, johtuen sen helposta muuttumisesta aktiiviseen muotoon proteolyyttisesti.^[6][7]

Tehtävät ja vaikutusmekanismi

HA:lla on kaksi ensisijaista tehtävää:

1. Tunnistaa selkärankaisten eliöiden kohdesolujen sialihappoa sisältäviä reseptoreja, jotta virus voi sitoutua ja tunkeutua soluun.
2. Mahdollistaa viruksen genomin pääsy kohdesolun sisään aiheuttamalla isäntäsolun endosomaalisen solukalvon ja viruksen ulkokalvon yhdistyminen.^[8]

Mekanismi: HA sitoutuu vielä tunnistamattomaan glykoproteiiniin, jota on kohdesolujen pinnoilla. Tämä aiheuttaa viruksen tarttumisen kohdesolun pintaan. Solukalvo nielaisee tarttuneen viruksen ja osan solukalvosta, jolloin solun sisälle syntyy uusi kalvopäällysteinen endosomiksi kutsuttu rakkula, jossa nielaistu virus on. Solu ryhtyy sulattamaan endosomin sisältöä muuttamalla sen sisuksen happamaksi ja siirtämällä sitä kohti lysosomia. Kun endosomin pH laskee noin 6:een, viruksen HA:n alkuperäinen rakenne muuttuu epävakaaksi ja sen laskostuminen purkautuu osittain, mikä vapauttaa esille sen muutoin piilossa olevan erittäin hydrofobisen peptidiketjun osan. Tämä vapautunut niin kutsuttu fuusiopeptidi toimii kuin tarttumiskoukku kiinnittymällä ja lukittumalla endosomin seinämään. Kun HA-molekyylin loppuosa laskostuu uudelleen (alhaisemmassa happamuudessa stabiilimpaan muotoon), se vetää fuusiopeptidikoukkua aiheuttaen endosomin kalvon lähentymisen kohti viruksen omaa kalvoa. Lopulta endosomin ja viruksen kalvot yhdistyvät ja virus genomeineen vapautuu endosomista solulimaan.

Rakenne

HA on homotrimeerinen integraalinen kalvoglykoproteiini. Se on sylinterimäinen ja noin 13,5 nanometriä pitkä. HA:n kolme identtistä monomeeria koostuvat kukin kahdesta osasta, HA₁ ja HA₂. HA:n kärkiosassa olevat globulaariset HA₁-osat vastaavat sitoutumisesta kohdesolujen sialihapporeseptoreihin ja säiemäiset α-heliksejä sisältävät HA₂-osat kohottavat HA-monomeerit viruksen pinnasta ja kiinnittävät ne viruksen solukalvoon. Yhdessä HA₂-osat stabiloivat HA:n varsimaisen rakenteen lateraalisilla vuorovaikutuksilla. HA on glykosyloitunut monesta kohtaa.

Katso myös

• Virus
• Influenssa

Lähteet

1. Nelson DL, Cox MM: Lehninger - Principles of Biochemistry, Fourth Edition. New York: W. H. Freeman and Company, 2005. ISBN 0-7167-4339-6 (englanniksi)
2. Fouchier RAM, Munster V, Wallensten A, et al.: Characterization of a novel influenza A virus hemagglutinin subtype (H16) obtained from blackheaded gulls.. J Virol, 2005, 79. vsk, nro 5, s. 2814–22.
3. VanDalen K, Anderson T, Killian M, Pedersen J, Franklin A, Piaggio A: Increased detection of influenza A H16 in the United States (pdf) Arch Virol (2008) 153:1981–1983. Viitattu 27.10.2009. (englanniksi)
4. Suzuki Y: Sialobiology of Influenza: Molecular Mechanism of Host Range Variation of Influenza Viruses. Biological and Pharmaceutical Bulletin, 2005, 28. vsk, nro 3, s. 399–408. Sialobiology of Influenza: Molecular Mechanism of Host Range Variation of Influenza Viruses. (pdf) (englanniksi) (Arkistoitu – Internet Archive)
5. Gambaryan A, Tuzikov A, Pazynina G, Bovin N, Balish A, Klimov A: Evolution of the receptor binding phenotype of influenza A (H5) viruses. Virology, 2006, 344. vsk, nro 2, s. 432–8. Evolution of the receptor binding phenotype of influenza A (H5) viruses. (englanniksi)
6. Hatta M, Gao P, Halfmann P, Kawaoka Y: Molecular Basis for High Virulence of Hong Kong H5N1 Influenza A Viruses. Science, 2001, 293. vsk, s. 1840–1842. Molecular Basis for High Virulence of Hong Kong H5N1 Influenza A Viruses. (englanniksi)
7. Senne DA, Panigrahy B, Kawaoka Y, Pearson JE, Suss J, Lipkind M, Kida H, Webster RG: Survey of the hemagglutinin (HA) cleavage site sequence of H5 and H7 avian influenza viruses: amino acid sequence at the HA cleavage site as a marker of pathogenicity potential. Avian Disease, 1996, 40. vsk, s. 425–437. Survey of the hemagglutinin (HA) cleavage site sequence of H5 and H7 avian influenza viruses: amino acid sequence at the HA cleavage site as a marker of pathogenicity potential. (englanniksi)
8. White JM, Hoffman LR, Arevalo JH, et al.: Attachment and entry of influenza virus into host cells. Pivotal roles of hemagglutinin. Kirjassa: Structural Biology of Viruses. Toim. Chiu W, Burnett RM, Garcea RL, s. 80–104. NY: Oxford University Press, 1997.

Aiheesta muualla

• Hemagglutiniinin rakenne ja toiminta (Arkistoitu – Internet Archive) (englanniksi) luettu 29.4.2007
• Hemagglutiniinin rakenteen neljä tasoa Molecular Cell Biologyssä (englanniksi) luettu 29.4.2007