Cell子刊：我国科学家揭示冠状病毒MERS

除识别受体外，冠状病毒通常可识别多种细胞表面靶点。对于MERS-CoV，当受体DPP4和蛋白酶TMPRSS2在细胞表面上稀少时，CD9可以在这种病毒的早期高效进入细胞中发挥重要作用。在融合发生之前，充分的蛋白裂解可能在细胞膜上这些进入因子局部浓度相对较高的区域内导致活化的聚合物形成。这种特征可能使得冠状病毒在建立动物或人类宿主的有效感染方面具有生理优势，从而导致它们的高致病性。随着COVID-19的持续流行，很多临床特征的原因仍然在很大程度上有待研究。针对动物模型的实验表明COVID-19的严重程度似乎介于SARS和MERS之间。而且，就SARS-CoV-2感染而言，受体ACE2与这种病毒的S蛋白的结合并不是最优的。表征研究已展示了SARS-CoV-2在免疫细胞中的感染，特别地，这种在免疫细胞中的感染与ACE2的表达不相关。因此，看来ACE2在SARS-CoV-2的迅速感染和发病过程中使用了一些辅助因子。

在这项新的研究中，根据结合自由能，ACE2/SARS-CoV-2-S的亲和力强于DPP4/SARS-CoV-2-S（图1A），这提示着ACE2优先与SARS-CoV-2-S结合，ACE2作为主要受体发挥作用。这些作者的研究结果表明，SARS-CoV-2-S和MERS-CoV-S都能与DPP4结合，在界面处共享相同的DPP4关键结合残基（图1）。这些结果还表明E484和相邻残基的插入和替换可能是SARS-CoV-2-S和MERS-CoV-S与DPP4的结合能力完全不同的重要原因，这是因为相邻残基也可能是结构变化的原因。SARS-CoV-2-S和DPP4的结合似乎是独特的。然而，这些类型的突变可以自然发生在蝙蝠冠状病毒毒株RaTG13中，不过这些残基可能是不同的。目前，唯一具有这种潜在结合能力的动物源性β冠状病毒是目前仅从穿山甲中分离出来，它的S蛋白RBD序列中含有这些相同的关键残基。此外，这种模型还评估了与已知的病毒-宿主相互作用（包括SARS-CoV-S/ACE2、MERS-CoV-S/DPP4）相一致的结合位能、界面残基和结构，旨在验证这种新方法的可行性。

DPP4是MERS-CoV受体，因此具有介导冠状病毒感染的优势。已有研究表明，DPP4不能独立介导SARS-CoV-2进入非易感细胞，比如Hela和BHK2。然而，它在SARS-CoV-2感染过程中对病毒附着和/或进入易感细胞的作用仍然是未知的。在这项新研究所采用的方法中，这些作者揭示DPP4可以作为SARS-CoV-2-S RBD的候选结合靶点。DPP4是一种丝氨酸蛋白酶，在人类组织中大量分布，并作为一种多功能蛋白发挥作用。除了下呼吸道、肾脏、肝脏、小肠和前列腺之外，DPP4在胎盘、肺部成纤维细胞、受伤的皮肤、肌肉以及中枢神经系统中均有表达。此外，DPP4在活化的免疫细胞表面上广泛表达，包括CD4+ T细胞和CD8+ T细胞、B细胞、NK细胞、树突细胞和巨噬细胞。它能够调节细胞因子、趋化因子和肽类激素的产生，从而参与各种免疫性或炎症性疾病。但是总体而言，人们必须了解DPP4与主要受体ACE2之间的相互作用，以及DPP4如何可能帮助SARS-CoV-2进入宿主细胞。

丝氨酸蛋白酶抑制剂甲磺酸卡莫司他（camostat mesylate）已被证实虽然出于抑制TMPRSS2的目的而被开发出来，但可有效抑制SARS-CoV-2感染。鉴于DPP4也是一种丝氨酸蛋白酶，因此，即使DPP4是病毒S蛋白的细胞表面靶点，这也将合理地使用这种药物来抑制SARS-CoV-2感染。DPP4抑制剂可能经开发后成为靶向COVID-19的治疗药物。哺乳动物中DPP4的保守属性可能使得SARS-CoV-2在动物病毒库中维持并发生重组事件。因此，在SARS-CoV-2的监测中，有必要考虑广泛多的动物。

总之，基于蛋白晶体结构的方法预测MERS-CoV受体DDP4可能作为SARS-CoV-2的候选结合靶点或辅助受体。有趣的是，DPP4与SARS-CoV-2结合的关键氨基酸残基与DPP4结合MERS-CoV-S RBD的残基完全相同。E484及其相邻残基的突变可能是获得这种结合能力的重要原因。这种模型为SARS-CoV-2与宿主之间的相互作用提供了新的见解。围绕这一方面的深入研究可能更好地了解SARS-CoV-2的宿主嗜性和致病性，并有助于制定应对病毒感染挑战的监测和治疗策略。

这项新研究的局限性

通过采用基于蛋白晶体结构的生物信息学方法，这项新研究发现SARS-CoV-2可能利用MERS-CoV受体DPP4作为它的结合靶点。这种方法解析了病毒S蛋白与人类受体之间的所有蛋白复合物，所形成复合物的界面与之前报道的基本一致，这就证实了使用这种方法的可行性。 然而，这种方法的局限性在于，鉴于ACE2和DPP4都可以结合在同一个SARS-CoV-2的RBD上，因此无法预测这两种人蛋白在结构空间上如何竞争结合位点。根据自由能计算结果，ACE2/SARS-CoV-2-S的亲和力强于DPP4/SARS-CoV-2-S，这可能导致ACE2优先与SARS-CoV-2-S结合。然而，这两种人类蛋白在不同的细胞类型或患者中的表达量可能是不同的，从而导致结合模式不明。这方面的问题需要通过实验研究来加以解答。（100医药网 100yiyao.com）