Abstract Virions are a common antigen source for many viral vaccines. One limitation to using virions is that the antigen abundance is determined by the content of each protein in the virus. This caveat especially applies to viral-based influenza vaccines where the low abundance of the neuraminidase (NA) surface antigen remains a bottleneck for improving the NA antibody response. Here, we used the WHO recommended H1N1 antigens (2019-2020 season) in a systematic analysis to demonstrate that the NA to hemagglutinin (HA) ratio in virions can be improved by exchanging the viral backbone internal genes, thereby preserving the antigens. The purified inactivated virions with higher NA content show a more spherical morphology, a different balance between the HA receptor binding and NA receptor release functions, and induce a better NA inhibitory antibody response in mice. These results indicate that influenza viruses support a range of ratios for a given NA and HA pair that can be utilized to produce viral-based influenza vaccines with increased NA content which can elicit more balanced inhibitory antibody responses to NA and HA.

ABSTRACT N -linked glycans commonly contribute to secretory protein folding, sorting and signaling. For enveloped viruses such as the influenza A virus (IAV), the addition of large N -linked glycans can also prevent access to epitopes on the surface antigens hemagglutinin (HA or H) and neuraminidase (NA or N). Sequence analysis showed that in the NA head domain of H1N1 IAVs three N-linked glycosylation sites are conserved and that a fourth site is conserved in H3N2 IAVs. Variable sites are almost exclusive to H1N1 IAVs of human origin, where the number of head glycosylation sites first increased and then decreased over time. In contrast, variable sites exist in H3N2 IAVs of human and swine origin, where the number of head glycosylation sites has mainly increased over time. Analysis of IAVs carrying N1 and N2 mutants demonstrated that the N -linked glycosylation sites on the NA head domain are required for efficient virion incorporation and replication in cells or eggs. It also revealed that N1 stability is more affected by the head domain glycans, suggesting N2 is more amenable to glycan additions. Together, these results indicate that in addition to antigenicity, N-linked glycosylation sites can alter NA enzymatic stability and the NA amount in virions.