北京
近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院（简称，广州健康院）联合广州国家实验室、广州医科大学等单位在《PLoS Pathogens》发表研究成果，本研究揭示了蝙蝠沙贝冠状病毒（sarbecovirus）Rc-o319对其天然宿主ACE2受体的特异性适配机制，阐明了其适配人 ACE2（hACE2）受体的结构限制，为评估冠状病毒跨物种传播提供了新的理论依据。
菊头蝠（Rhinolophus bats）是沙贝冠状病毒的天然宿主，评估这些病毒的跨物种传播潜力是近年来公共卫生研究重点关注的方向之一。刺突蛋白（S 蛋白）介导的受体识别是冠状病毒跨物种传播的重要决定因素。Rc-o319 是一种从日本角菊头蝠（Rhinolophus cornutus）中分离得到的沙贝冠状病毒，其刺突蛋白的受体结合基序（receptor binding motif）有着9个氨基酸的缺失，从而具有较为独特的受体结合特征。
研究团队利用冷冻电镜解析了Rc-o319刺突蛋白及其受体结合域（RBD）与日本角菊头蝠ACE2受体的复合物结构。结果发现，Rc-o319受体结合基序（RBM）中特有的9个氨基酸缺失形成了独特的β-环（beta-loop）结构，并与RBM环（RBM-loop）共同介导宿主ACE2识别（图1）。同时，宿主ACE2上的Asn38糖基化修饰参与受体结合，并对病毒利用效率产生重要影响。
进一步研究表明，Rc-o319若要获得人ACE2的利用能力，需要同时改变β-环和RBM环结构，单一区域变化不足以实现受体转换，表明其存在明显的跨物种传播屏障。此外，ACE2上的Asn38糖基化还可限制多种沙贝病毒对受体的利用，可能构成重要的宿主防御机制（图2）。该研究揭示了Rc-o319宿主适应性的结构基础及其适配人ACE2受体的关键障碍，为理解沙贝冠状病毒跨物种传播机制和评估潜在溢出风险提供了重要理论依据。
广州健康院王静静博士、博士研究生李泽萱和马勇博士为本论文的共同第一作者。广州健康院熊晓犁研究员、广州国家实验室陈新文研究员为本论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、广州实验室研发项目、广东省自然科学基金和广州市科技计划项目等支持。
图1 Rc-o319 RBD与日本角菊头蝠ACE2受体复合物结构（A）Rc-o319 RBD 与角菊头蝠ACE2（bACE2R.cor）复合物结构及互作界面的整体展示；（B）相互作用界面划分成四个关键结合功能区域；（C-F）四个功能区域 - β-环和RBM环（beta-loop+RBM-loop）、片层（lamella）、锚定环（anchor loop）和小环（small loop）的具体相互作用和Asn38-糖基化的相互作用。
图2 不同沙贝冠状病毒S蛋白对角菊头蝠ACE2 （bACE2R.cor ）的利用情况。(A) 不同沙贝冠状病毒 S 蛋白根据系统发育关系（Clade 1–3）进行排序，并按照 RBD 类分组。Type I（type-1）RBD 毒株分别以红色（SARS-CoV-2 分支，Clade 1b）和蓝色（SARS-CoV-1 分支，Clade 1a）表示；Type II（type-2）为橙色；Type III 为绿色；Type IV（type-3）为棕色。利用 S2 抗体作为探针，通过流式细胞术检测效应细胞表面的 S 蛋白表达水平；(B) 将表达 (A) 中刺突蛋白的效应细胞与表达 hACE2（黑）、bACE2R.cor（红）和 bACE2R.cor-ΔGLC38（绿，Thr40Ala 突变以去除 Asn38 糖基化）的受体细胞混合和共培养。通过检测细胞混合后 4、18 和 24 小时 GFP 阳性区域面积，定量分析细胞融合活性。 (C) 显示了细胞混合后 18 小时、不同 ACE2 介导细胞融合的代表性图像。
来源：中国病毒学英文版
编辑：吃一口小猫
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