多效性突變對功能和穩定性的影響限制了流感血凝素的抗原進化

人類流感病毒血凝素(HA)的進化涉及同時選擇以獲得逃避群體免疫的抗原突變,同時保持蛋白質功能和穩定性。上位性塑造了這種進化,因為在一種遺傳背景下有害的抗原突變可能在另一種遺傳背景下被容忍。然而,上位性在多大程度上可以緩解免疫逃逸與蛋白質功能/穩定性之間的多效性沖突尚不清楚。在這裏,我們測量了最近人類H3N2流感病毒株HA中的所有氨基酸突變如何影響其細胞進入功能,酸穩定性和人血清抗體的中和作用。我們發現上位性已經確立了某些突變,因此不再容忍在早期毒株中恢複祖先的氨基酸身份。上位性還使得抗原突變的出現成為可能,這些突變對早期毒株中HA的細胞進入功能有害。然而,上位性似乎不足以克服損害HA穩定性的抗原突變的多效性成本,這解釋了為什麼一些強烈逃避人類抗體的突變在自然界中永遠不會固定。我們的研究結果完善了我們對影響近期H3N2流感進化的突變限制的理解:上位性可以使抗原發生變化,但多效性可以限制其軌跡。