流感A病毒是一種高度傳染的病毒,並且經常引發季節性流感。其內部的M2蛋白質是一個重要的結構,通過提供質子導通,使得病毒得以有效地侵入宿主細胞。M2的工作機制不僅對於病毒的生存至關重要,還可能為我們開發新型抗病毒藥物提供關鍵的線索。
M2蛋白是流感A病毒包膜中的一種質子選擇性viroporin,它的結構由四個相同的M2單元組成,每個單元包括97個氨基酸殘基。這些氨基酸分成了三個部分:
“M2通道蛋白作為病毒包膜的重要組成部分,能夠形成一個高選擇性、pH調控的質子導通通道。”
通過這個通道,病毒能夠在進入宿主細胞過程中維持其內部環境的pH值。當病毒透過受體介導的內吞作用進入宿主細胞時,內體的酸化會激活M2通道,這使得質子進入病毒核心,為病毒的複製創造有利條件。
M2蛋白的選擇性高度依賴於組成它的組氨酸殘基(His37),其在低pH環境中顯示出優越的質子導通能力。當His37被取代為其他氨基酸時,質子選擇性活動會消失,突變的M2則可傳運鈉和鉀離子。這一點讓人更加關注M2蛋白在維持宿主細胞內環境中的關鍵角色。
“M2通道能夠有效地激活NLRP3炎症小體路徑,從而在抗病毒免疫中發揮重要作用。”
這些成果支持M2通道的結構和功能在不同病毒生命周期的關鍵地位,並推薦了針對M2的治療策略。
目前,抗流感藥物阿曼他定(amantadine)是已知的M2質子通道的特定阻斷劑。該藥物透過結合並封閉M2的中央孔道來防止病毒的解包。然而,流感A病毒已經出現了對這一藥物的廣泛抗藥性,尤其是與S31N突變相關的抗性變體在流通的病毒中非常普遍。
“截至2021年6月,美國CDC已不建議使用阿曼他定和其衍生物。”
流感B和C型病毒也編碼了具有類似功能的蛋白,分別稱為BM2和CM2。儘管它們在序列上幾乎沒有相似性,但結構和機制卻相似。BM2蛋白的質子導通能力與流感A的M2相似,但對阿曼他定和其衍生物完全不敏感。
隨著對M2蛋白質研究的深入,我們對於這種通道如何協助流感病毒進入細胞的理解逐漸加強。M2蛋白的獨特特性使得它成為尋找新型抗病毒療法的重要靶點。在面對不斷變化的流感病毒時,我們是否能找到有效的方法來對抗這種危險的病原體?