Nature microbiology |猪冠状病毒如何入侵细胞？DPEP1蛋白识别决定PHEV跨种传播与入侵效率

冠状病毒属Embecovirus亚属涵盖多种重要病原体，包括人类季节性冠状病毒（如HKU1、OC43）、牛冠状病毒以及猪出血性脑脊髓炎病毒（PHEV）。长期以来，人们认为唾液酸是Embecovirus入侵宿主细胞所必需的结合因子，但对于绝大多数此类病毒而言，其特异性蛋白受体一直未明。病毒进入宿主细胞通常依赖S蛋白与特定受体结合，进而介导病毒与细胞膜的融合，而已知的Embecovirus S蛋白多为闭合构象，需与配体结合后才能开放，为膜融合提供结构基础。尽管部分病毒如HKU1显示通过糖链结合启动S蛋白开放，并依赖特定蛋白受体（如TMPRSS2），但大部分相关机制仍属未知。值得注意的是，PHEV等猪源冠状病毒不仅威胁养殖业，还因其进化、跨种传播潜力，引发了对其受体及入侵机制的深入关注。

2025年10月10日，来自瓦伦西亚大学Rafael Sanjuán团队和巴斯德研究所Félix A. Rey团队合作在Nature microbiology上发表了题为Dipeptidase 1 is a functional receptor for a porcine coronavirus的研究文章。本研究首次鉴定了PHEV利用二肽酶1（DPEP1）作为功能性受体，明确了其独特的受体依赖进入机制，为Embecovirus多样化入侵途径和跨种传播风险的评估提供了关键分子依据。

为了回答PHEV是否利用特定蛋白受体介导入侵，研究团队首先比较了唾液酸对PHEV进入的影响。通过去除细胞表面唾液酸后发现，PHEV进入率仅略有降低（约20%），而非如HKU1等病毒几乎完全丧失感染力，提示PHEV可能主要依赖其他机制。随后，研究者在48个人类细胞系中系统评估PHEV S蛋白假病毒的感染能力，并结合转录组数据筛选潜在受体。分析表明，DPEP1的表达与PHEV感染性高度相关。进一步实验证明，无论是在人源（HEK293T）还是猪源细胞中，过表达DPEP1均显著提升PHEV S蛋白介导的感染与细胞融合效率，敲除DPEP1则使感染率明显下降。该结果说明DPEP1是PHEV进入细胞的必需因子，并且其作用不依赖酶活性，而在于作为病毒受体介导结合和膜融合。

在明确DPEP1的功能性受体角色后，研究团队进一步通过分子互作和结构生物学实验剖析了其机制。首先，流式细胞术和生物物理实验显示，DPEP1可与PHEV S蛋白受体结合域（RBD）发生高亲和力结合，而对其他冠状病毒（如SARS-CoV-2）的S蛋白无作用。通过结晶和冷冻电镜结构解析，揭示了PHEV RBD与DPEP1结合的原子细节：两者结合界面面积适中，依靠极性和疏水互作稳定，且关键氨基酸突变（如RBD F507R、W533A及DPEP1 E351R）可显著削弱或阻断病毒进入和细胞融合。对比多种冠状病毒及不同物种DPEP1突变体，证实DPEP1作为受体的作用高度特异于PHEV，解释了PHEV跨种传播的分子基础。进一步，实验还发现，DPEP1只能结合开放状态的S蛋白RBD，促进S蛋白开放及病毒入侵。

接下来，团队通过冷冻电镜揭示PHEV S蛋白与其他Embecovirus不同，其三聚体在没有受体或糖链配体结合时，仍有一定比例（约75%）呈开放或部分开放状态。这一构象基础决定了PHEV可在无需唾液酸协助下实现RBD暴露，利于DPEP1结合。结构分析表明，DPEP1只能结合“上翻”状态的RBD，推动或稳定S蛋白开放，并可能通过二聚体介导多个病毒粒子的聚集或协同进入。相比之下，DPEP1与其他Embecovirus（如OC43、BCoV）S蛋白不结合，显示PHEV RBD的结构独特性和结合界面的高度变异，为PHEV特异性感染机制提供了结构解释。

本研究首次揭示了PHEV利用DPEP1作为其功能性蛋白受体，突破了Embecovirus亚属冠状病毒入侵机制研究的长期瓶颈。通过分子、结构及功能验证，确立了DPEP1—PHEV RBD的高度特异性结合及其对病毒进入和细胞融合的决定性作用。PHEV S蛋白开放构象的独特性，使其无需唾液酸辅助即可直接暴露结合域，有别于其他同类病毒。人源DPEP1同样支持PHEV入侵，警示其跨种感染潜力。研究不仅为理解冠状病毒跨种传播和宿主特异性演化提供了新思路，也为开发新型抗病毒策略和分子诊断工具奠定了坚实基础。

文献链接：https://doi.org/10.1038/s41564-025-02111-7