Nature microbiology |豬冠狀病毒如何入侵細(xì)胞？DPEP1蛋白識(shí)別決定PHEV跨種傳播與入侵效率

冠狀病毒屬Embecovirus亞屬涵蓋多種重要病原體，包括人類季節(jié)性冠狀病毒（如HKU1、OC43）、牛冠狀病毒以及豬出血性腦脊髓炎病毒（PHEV）。長期以來，人們認(rèn)為唾液酸是Embecovirus入侵宿主細(xì)胞所必需的結(jié)合因子，但對于絕大多數(shù)此類病毒而言，其特異性蛋白受體一直未明。病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞通常依賴S蛋白與特定受體結(jié)合，進(jìn)而介導(dǎo)病毒與細(xì)胞膜的融合，而已知的Embecovirus S蛋白多為閉合構(gòu)象，需與配體結(jié)合后才能開放，為膜融合提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。盡管部分病毒如HKU1顯示通過糖鏈結(jié)合啟動(dòng)S蛋白開放，并依賴特定蛋白受體（如TMPRSS2），但大部分相關(guān)機(jī)制仍屬未知。值得注意的是，PHEV等豬源冠狀病毒不僅威脅養(yǎng)殖業(yè)，還因其進(jìn)化、跨種傳播潛力，引發(fā)了對其受體及入侵機(jī)制的深入關(guān)注。

2025年10月10日，來自瓦倫西亞大學(xué)Rafael Sanjuán團(tuán)隊(duì)和巴斯德研究所Félix A. Rey團(tuán)隊(duì)合作在Nature microbiology上發(fā)表了題為Dipeptidase 1 is a functional receptor for a porcine coronavirus的研究文章。本研究首次鑒定了PHEV利用二肽酶1（DPEP1）作為功能性受體，明確了其獨(dú)特的受體依賴進(jìn)入機(jī)制，為Embecovirus多樣化入侵途徑和跨種傳播風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估提供了關(guān)鍵分子依據(jù)。

為了回答PHEV是否利用特定蛋白受體介導(dǎo)入侵，研究團(tuán)隊(duì)首先比較了唾液酸對PHEV進(jìn)入的影響。通過去除細(xì)胞表面唾液酸后發(fā)現(xiàn)，PHEV進(jìn)入率僅略有降低（約20%），而非如HKU1等病毒幾乎完全喪失感染力，提示PHEV可能主要依賴其他機(jī)制。隨后，研究者在48個(gè)人類細(xì)胞系中系統(tǒng)評(píng)估PHEV S蛋白假病毒的感染能力，并結(jié)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)篩選潛在受體。分析表明，DPEP1的表達(dá)與PHEV感染性高度相關(guān)。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證明，無論是在人源（HEK293T）還是豬源細(xì)胞中，過表達(dá)DPEP1均顯著提升PHEV S蛋白介導(dǎo)的感染與細(xì)胞融合效率，敲除DPEP1則使感染率明顯下降。該結(jié)果說明DPEP1是PHEV進(jìn)入細(xì)胞的必需因子，并且其作用不依賴酶活性，而在于作為病毒受體介導(dǎo)結(jié)合和膜融合。

在明確DPEP1的功能性受體角色后，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過分子互作和結(jié)構(gòu)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)剖析了其機(jī)制。首先，流式細(xì)胞術(shù)和生物物理實(shí)驗(yàn)顯示，DPEP1可與PHEV S蛋白受體結(jié)合域（RBD）發(fā)生高親和力結(jié)合，而對其他冠狀病毒（如SARS-CoV-2）的S蛋白無作用。通過結(jié)晶和冷凍電鏡結(jié)構(gòu)解析，揭示了PHEV RBD與DPEP1結(jié)合的原子細(xì)節(jié)：兩者結(jié)合界面面積適中，依靠極性和疏水互作穩(wěn)定，且關(guān)鍵氨基酸突變（如RBD F507R、W533A及DPEP1 E351R）可顯著削弱或阻斷病毒進(jìn)入和細(xì)胞融合。對比多種冠狀病毒及不同物種DPEP1突變體，證實(shí)DPEP1作為受體的作用高度特異于PHEV，解釋了PHEV跨種傳播的分子基礎(chǔ)。進(jìn)一步，實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，DPEP1只能結(jié)合開放狀態(tài)的S蛋白R(shí)BD，促進(jìn)S蛋白開放及病毒入侵。

接下來，團(tuán)隊(duì)通過冷凍電鏡揭示PHEV S蛋白與其他Embecovirus不同，其三聚體在沒有受體或糖鏈配體結(jié)合時(shí)，仍有一定比例（約75%）呈開放或部分開放狀態(tài)。這一構(gòu)象基礎(chǔ)決定了PHEV可在無需唾液酸協(xié)助下實(shí)現(xiàn)RBD暴露，利于DPEP1結(jié)合。結(jié)構(gòu)分析表明，DPEP1只能結(jié)合“上翻”狀態(tài)的RBD，推動(dòng)或穩(wěn)定S蛋白開放，并可能通過二聚體介導(dǎo)多個(gè)病毒粒子的聚集或協(xié)同進(jìn)入。相比之下，DPEP1與其他Embecovirus（如OC43、BCoV）S蛋白不結(jié)合，顯示PHEV RBD的結(jié)構(gòu)獨(dú)特性和結(jié)合界面的高度變異，為PHEV特異性感染機(jī)制提供了結(jié)構(gòu)解釋。

本研究首次揭示了PHEV利用DPEP1作為其功能性蛋白受體，突破了Embecovirus亞屬冠狀病毒入侵機(jī)制研究的長期瓶頸。通過分子、結(jié)構(gòu)及功能驗(yàn)證，確立了DPEP1—PHEV RBD的高度特異性結(jié)合及其對病毒進(jìn)入和細(xì)胞融合的決定性作用。PHEV S蛋白開放構(gòu)象的獨(dú)特性，使其無需唾液酸輔助即可直接暴露結(jié)合域，有別于其他同類病毒。人源DPEP1同樣支持PHEV入侵，警示其跨種感染潛力。研究不僅為理解冠狀病毒跨種傳播和宿主特異性演化提供了新思路，也為開發(fā)新型抗病毒策略和分子診斷工具奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

文獻(xiàn)鏈接：https://doi.org/10.1038/s41564-025-02111-7