埃可病毒11型利用双受体CD55和FcRn侵染细胞的分子结构基础

摘要

埃可病毒11型属于小RNA病毒科,肠道病毒属,是B族肠道病毒中的一个重要血清型.埃可病毒11型可导致儿童和青少年脑炎和脑膜炎等疾病,在婴儿和新生儿中导致重症感染甚至致命的病例也时有报道.此外,埃可病毒11型还多次在新生儿和婴幼儿群体中引起暴发性感染,如2019年中国广东省发生的院内感染暴发事件,造成了19例新生儿的感染和5例死亡,严重威胁人类健康和公共卫生安全.CD55是20世纪90年代初发现的部分埃可病毒的吸附受体,该受体可以帮助病毒吸附在细胞表面,但并不能介导病毒完成完整的入侵过程.我们在2019年的研究中,发现了人新生儿Fc受体(neonatal Fc receptor,FcRn)是B族肠道病毒的通用脱衣壳受体,并以埃可病毒6型为例解析了病毒入侵机制.本研究利用冷冻电子显微镜技术,解析了埃可病毒11型在入侵过程中不同pH条件下各阶段的病毒颗粒结构,以及病毒与两受体的复合物,共10个原子或近原子水平高分辨率冷冻电子显微镜结构,并结合表面等离子共振(surface plasmon resonance,SPR)和脂质体模拟试验等分子水平试验,系统地阐述了埃可病毒11型利用CD55和FcRn"双受体系统"入侵细胞的分子机制.埃可病毒11型利用其VP2、VP3结构域与吸附受体CD55的3、4两个短同源重复(short consensus repeat,SCR)结构域结合,结合后病毒颗粒不发生变构.病毒与脱衣壳受体Fc Rn结合之后,开始发生变构,并可在脂质体膜的辅助作用下释放遗传物质完成脱衣壳.与埃可病毒6型不同的是,埃可病毒11型结合FcRn之后在中性条件下即可起始变构.本项研究解析了重要病原埃可病毒11型侵染细胞的分子结构基础,并进一步完善了非囊膜病毒的"双受体"入侵模型.