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1. 研究目的与意义（文献综述）
第一章 目的及意义
1.1研究背景
近几年，病毒性流行病常有发生且往往给人类带来严重的生命威胁和巨大的经济损失，从2002年sars事件、2005年h5n1禽流感事件以及2020年初2019-ncov病毒流行事件可以看出，病毒性流行病具有易传染、难预防、难治疗、高变异性的特点。以禽流感病毒、冠状病毒为代表的具有强烈致病性的病毒往往是通过呼吸道等方式进入人体内，病毒进入体内后可以与细胞膜表面的受体结合从而被细胞识别而将遗传物质注入宿主细胞，进而用宿主细胞的细胞器复制自己的遗传物质。当下已有的研究对病毒与膜表面受体的结合机制并不清晰，一定程度影响了相应抗体和疫苗的研究，所以膜上病毒的作用是值得深入研究的一个课题，病毒和膜表面糖类物质的结合机理对于该问题的研究具有一定的现实意义。
1.2研究现状
已掌握的文献显示，理论界主要从以下几方面展开了相关研究：
1.2.1 病毒与糖基结合的本质是碳水化合物-蛋白质的结合。
细胞膜表面的受体，本质属于糖蛋白，承担受体结合吸附功能的一般是糖蛋白中寡糖链或多糖链的部分；病毒一般是通过病毒衣壳上的靶点识别和结合细胞受体，以禽流感病毒为例，禽流感病毒是通过表面的血凝素蛋白与细胞受体相结合的[1]，这两种物质的结合其本质是碳水化合物-蛋白质相互作用，这种相互作用本身比较微弱，极易脱附。[2]
2. 研究的基本内容与方案
第一章 禽流感病毒和糖脂膜的性状研究
2.1禽流感病毒
2.1.1病毒结构
禽流感病毒（AIV）属于正粘病毒科流感病毒属，分甲、乙、丙3个型。其中甲型流感病毒多发于禽类，一些甲型也可感染猪、马、海豹和鲸等各种哺乳动物及人类；乙型和丙型流感病毒则分别见于海豹和猪的感染。[5]
本科病毒呈球形﹐直径80～120纳米。表面有突起﹐核酸为8个节段的负链RNA﹐编码10种蛋白质。病毒粒结构分3层﹕中心为螺旋形核壳﹐宽9～15纳米﹐是由RNA﹑核蛋白和RNA多聚构成﹔中间为膜蛋白﹔外层为脂质色膜,膜上装有许多糖蛋白突起﹐即血凝素(H)和神经氨酸酶(N)。禽流感病毒的分型也是通过其糖蛋白种类不同进行区分的，大致可分为16个H亚型（H1～H16）和9个N亚型（N1～N9）。感染人的禽流感病毒亚型主要为H5N1、H9N2、H7N7，其中感染H5N1的患者病情重，病死率高。HA能与鸡、豚、鼠和人的红细胞表面受体结合引起红细胞凝集，简称血凝。HA具有免疫原性，其相应抗体能抑制血凝现象与中和病毒，是主要的保护性抗体。NA亦具有抗原性，但其抗体不能中和病毒。[6]
2.1.2血凝素结构
血凝素（HA）位于病毒表面，往往以三聚体形式存在，其单体由球状顶端结构和柱状底端结构组成，受体结合域（RBD）位于球状顶端。[7]
2.2细胞膜
2.2.1细胞膜的磷脂双分子层结构
细胞膜的主体是磷脂双分子层，磷脂亲水端朝外，疏水端朝内。磷脂双分子层具有流动性，且其表面的糖类物质和一部分蛋白质也可以流动。细胞通过磷脂双分子的流动性实现胞吞和胞吐。
动物细胞膜上有许多不同种类的糖蛋白，在生物体内，糖蛋白具有识别和免疫的作用，为了实现不同的功能，不同种动物其细胞膜表面的糖蛋白种类和数目均不同，病毒与受体的结合具有特异性。
某种病毒往往只能感染某几种特定的生物。当前的研究证明禽流感病毒与细胞膜表面唾液酸受体相结合，唾液酸是一种9-碳单糖的神经氨酸衍生物[2]，有N-乙酰神经氨酸和N-羟乙酰神经氨酸两种。[8]唾液酸的C2位碳原子可以以ɑ-连接方式与不同位置的糖蛋白和糖脂的糖链相连，形成（ɑ-2,3），（ɑ-2,6）（ɑ-2,8）等不同的唾液酸受体，从而识别不同的病毒。[9]
第二章 糖脂膜与流感病毒多价态作用研究
3.1流感病毒侵蚀细胞的原理
流感病毒是通过其表面血凝素蛋白（HA）与细胞膜表面唾液酸受体（SA）作用来对细胞进行识别和吸附过程的，HA前端的RBD可以识别出SA并且与之结合，之后HA尾部可作为桥梁完成细胞膜和病毒囊膜的融合过程。[2]病毒的遗传物质进入细胞后可以借用细胞的遗传物质进行复制扩增组装，新的病毒会随着细胞的裂解进入内环境并感染新的细胞。[10]
3.2流感病毒与细胞膜表面受体的吸附原理
Hidari及其团队通过表面等离子共振的方法对病毒和受体的结合过程进行了表征，发现禽流感病毒确实可以识别和特异性结合受体上的唾液酸键，同时也可以识别受体的核心碳水化合物结构。[11]由以上结果我们可以得到，禽流感病毒与受体结合的过程是十分依赖唾液酸的拓扑结构的。
马洪明及其团队证明流感病毒通过血凝素与宿主细胞表面唾液酸受体带有的寡糖链或多糖链结合而与宿主细胞黏附，禽流感病毒易与唾液酸（sialic acid)-ɑ-2,3-半乳糖苷末端结合。且在人下呼吸道，越向上靠近气管，流感病毒的单位密度增加，但是黏附却减少，越向下靠近肺泡组织，细胞对于流感病毒的黏附效率增加，与H5N1病毒通常导致人弥漫性肺泡损害的病理学知识相结合可以得出，流感病毒更易与肺泡等呼吸组织黏附结合[12]。由以上研究结果可以得到，在生物体内，禽流感病毒可以特异性与细胞膜表面的糖蛋白结合，这种结合机制在人体中是普遍存在的，但是病毒与不同部位的细胞结合强度并不相同，我们可以合理的推测动物体内不同细胞表面的可以与禽流感H5N1病毒结合糖苷密度不同导致了该现象。
李生及其团队证明在人呼吸道上皮表面覆盖一层黏液, 不仅对吸入呼吸道的尘埃、细菌等微生物有物理阻挡和排除的屏障作用, 而且这种黏液中的一种富含 a-2-2 糖蛋白可与禽流感病毒表面 HA 膜蛋白特异地结合而中和病毒的感染力。这种特异性或非特异性的液体屏障, 降低了可能吸入呼吸道内的病毒感染上皮细胞的机率[13]。由以上研究结果可以得到，游离的糖蛋白同样可以和病毒特异性结合，糖蛋白占据了病毒的一个或多个结合位点，从而中和病毒的感染力。
曾盈及其团队对之前研究的综述表明，总结归纳所尝试的线型、树枝状、杯状、环状、多肽和 DNA等多种不同形式的多效价配体的效果，树枝状糖苷配体的结合效果最佳[14]，结合树枝状配体网格化，立体化的形貌特点，我们可以合理推测病毒在细胞膜表面与受体结合的形式也是类似的，即一个病毒粒子可以和临近的几个受体同时结合，但是考虑到细胞膜表面受体分布的分散性和病毒只与特定受体结合的条件，我们可以提出一个猜想，即病毒与单一受体结合后，其余受体在该病毒的吸引下通过细胞膜的流动性向结合位点聚集，从而使一个病毒可以与多个受体位点结合。
3.2病毒在细胞膜表面的多价态结合
3.2.1病毒与受体的单分子吸附
首先，病毒接近细胞膜后可以被细胞膜上的受体捕捉，且与之结合，但是由于碳水化合物-蛋白质结合的稳定性并不强，该病毒和受体间存在吸附-脱附平衡。该平衡不利于病毒与细胞的进一步作用。
3.2.2细胞膜的流动性
糖蛋白是镶嵌于细胞膜的磷脂双分子层结构的，故糖蛋白可以在细胞膜上进行位移。
3.2.3病毒与受体的多价态结合
当病毒完成与受体的单分子吸附后，被吸附的病毒仍然存在裸露的信号分子，在信号分子与另一个受体的吸附力作用下，受体蛋白可以向已吸附病毒的受体的方向移动，并与病毒裸露的其他信号分子结合，完成多价态结合的过程。
第三章 多价态结合机理的应用
4.1多价抑制剂的研发与应用
自上世纪70年代始，业界就开始以唾液酸受体为模板研究禽流感病毒的抑制剂，并研究出了扎纳米为等有临床效果的神经氨酸抑制剂，现在已经广泛运用，并具有显著疗效。
Lu及其团队对已有的针对病毒多价抑制剂进行了总结分析[15],根据他们的综述，许多研究组的实验都证明含有多个配体的大分子抑制剂有更高的抑制效果，他们同样发现，如果小分子抑制剂的拓扑结构允许它们同时结合到单个HA三聚体的几个结合位点，那么这样的小分子结构同样具有很强的抑制效果。
但是这种药物一般都为注射使用或者鼻腔吸入使用，我们可以考虑将这项技术应用于口罩等日用防护品中，比如在滤芯中加入类糖抑制剂。
3. 研究计划与安排
进度安排
1、即日-3月25日：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需条件。确定方案，完成开题报告与文献翻译。
2、3月26日-4月6日：建立参考文献网络系统，并结合教师反馈情况进行论文走向修改并提交第一次阶段性报告；
3、4月7日-5月1日：完成论文初稿，提交第二次阶段性报告；
4. 参考文献（12篇以上）
参考文献
[1] 包小萌, 范磊, 高延娜, 宋丽霞, 禽流感病毒研究进展 %j 山东畜牧兽医, 37(12) (2016) 87-90.
