Nature microbiology |豬冠狀病毒如何入侵細胞？DPEP1蛋白識別決定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，人們認為唾液酸是Embecovirus入侵宿主細胞所必需的結合因子，但對于絕大多數此類病毒而言，其特異性蛋白受體一直未明。病毒進入宿主細胞通常依賴S蛋白與特定受體結合，進而介導病毒與細胞膜的融合，而已知的Embecovirus S蛋白多為閉合構象，需與配體結合后才能開放，為膜融合提供結構基礎。盡管部分病毒如HKU1顯示通過糖鏈結合啟動S蛋白開放，并依賴特定蛋白受體（如TMPRSS2），但大部分相關機制仍屬未知。值得注意的是，PHEV等豬源冠狀病毒不僅威脅養殖業，還因其進化、跨種傳播潛力，引發了對其受體及入侵機制的深入關注。

2025年10月10日，來自瓦倫西亞大學Rafael Sanjuán團隊和巴斯德研究所Félix A. Rey團隊合作在Nature microbiology上發表了題為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，明確了其獨特的受體依賴進入機制，為Embecovirus多樣化入侵途徑和跨種傳播風險的評估提供了關鍵分子依據。

為了回答PHEV是否利用特定蛋白受體介導入侵，研究團隊首先比較了唾液酸對PHEV進入的影響。通過去除細胞表面唾液酸后發現，PHEV進入率僅略有降低（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制。隨后，研究者在48個人類細胞系中系統評估PHEV S蛋白假病毒的感染能力，并結合轉錄組數據篩選潛在受體。分析表明，DPEP1的表達與PHEV感染性高度相關。進一步實驗證明，無論是在人源（HEK293T）還是豬源細胞中，過表達DPEP1均顯著提升PHEV S蛋白介導的感染與細胞融合效率，敲除DPEP1則使感染率明顯下降。該結果說明DPEP1是PHEV進入細胞的必需因子，并且其作用不依賴酶活性，而在于作為病毒受體介導結合和膜融合。

在明確DPEP1的功能性受體角色后，研究團隊進一步通過分子互作和結構生物學實驗剖析了其機制。首先，流式細胞術和生物物理實驗顯示，DPEP1可與PHEV S蛋白受體結合域（RBD）發生高親和力結合，而對其他冠狀病毒（如SARS-CoV-2）的S蛋白無作用。通過結晶和冷凍電鏡結構解析，揭示了PHEV RBD與DPEP1結合的原子細節：兩者結合界面面積適中，依靠極性和疏水互作穩定，且關鍵氨基酸突變（如RBD F507R、W533A及DPEP1 E351R）可顯著削弱或阻斷病毒進入和細胞融合。對比多種冠狀病毒及不同物種DPEP1突變體，證實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。進一步，實驗還發現，DPEP1只能結合開放狀態的S蛋白RBD，促進S蛋白開放及病毒入侵。

接下來，團隊通過冷凍電鏡揭示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合時，仍有一定比例（約75%）呈開放或部分開放狀態。這一構象基礎決定了PHEV可在無需唾液酸協助下實現RBD暴露，利于DPEP1結合。結構分析表明，DPEP1只能結合“上翻”狀態的RBD，推動或穩定S蛋白開放，并可能通過二聚體介導多個病毒粒子的聚集或協同進入。相比之下，DPEP1與其他Embecovirus（如OC43、BCoV）S蛋白不結合，顯示PHEV RBD的結構獨特性和結合界面的高度變異，為PHEV特異性感染機制提供了結構解釋。

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制研究的長期瓶頸。通過分子、結構及功能驗證，確立了DPEP1—PHEV RBD的高度特異性結合及其對病毒進入和細胞融合的決定性作用。PHEV S蛋白開放構象的獨特性，使其無需唾液酸輔助即可直接暴露結合域，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，也為開發新型抗病毒策略和分子診斷工具奠定了堅實基礎。

文獻鏈接：https://doi.org/10.1038/s41564-025-02111-7