撰文 | Felicity

如同其他节肢动物传播的病毒，alpha病毒可以感染脊椎动物和作为媒介的昆虫。病毒入侵在进化上差异很大的宿主细胞时，伴随着对不同细胞上受体的识别，或者病毒能和在进化中高度保守的受体结合。虽然很多alpha病毒的受体被研究过，但这些受体大部分都不是脊椎动物宿主和无脊椎动物宿主兼有的。

近日，哈佛医学院Jonathan Abraham团队在Nature发表了文章VLDLR and ApoER2 are receptors for multiple alphaviruses，发现了极低密度脂蛋白受体（very low-density lipoprotein receptor , VLDLR）是一种典型的alpha病毒（Semiliki Forest virus, SFV）的受体。作者展现了SFV、和另外两种病毒（东部马脑炎病毒，简称EEEV；Sindbis病毒，简称SINV）的E2/E1糖蛋白与VLDLR和ApoER2（载脂蛋白E受体2）的配体结合域（ligand binding domains，简称LBDs）相互作用。过表达VLDLR LBD-Fc促进了病毒样颗粒（virus-like particles, VLPs）对于细胞的的黏附和入侵，使用拮抗剂可阻碍SFV E2/E1介导的对人体和小鼠神经细胞的入侵。作者也证明了脊椎动物和非脊椎动物的受体是有进化上的距离的。另外，作者认为，一些alpha病毒能够入侵多种宿主，是因为他们能够与在进化上高度保守的脂蛋白受体相互作用。

首先看看alpha病毒的性质，它是一种有包被的RNA病毒，可以导致多种疾病，包括发热红疹、关节痛和致命的脑炎。病毒的基因组编码四种无结构的蛋白、结构性的蛋白衣壳和E3-E2-6K/TF-E1。病毒的衣壳蛋白由一个对称的24面体组成，E2和E1糖蛋白组成了异二聚体，然后拼装成80个三聚体，介导了受体结合、以及病毒和细胞膜的融合。在忠实模拟E2/E1体系的情况下，作者把一个alpha病毒复制子系统转换进入一个基于DNA的报导病毒，在这个报道病毒中，一个质粒编码异源的E3-E2-6K/TF-E1蛋白，第二个质粒编码罗氏河病毒（Ross River virus, RRV）非结构性蛋白、衣壳和一个用于报导的基因。

作者也构建了一个在人体基因中、和膜相关蛋白有关的、引导RNA文库。作者用这个文库、以及感染了Semliki Forest virus (SFV) 的报导病毒颗粒的HEK293T-Cas细胞，来进行CRISPR/Cas9筛选。VLDLR是筛选时发现的首要对象。VLDLR属于低密度脂蛋白受体 (LDLR) 家族，主要介导脂蛋白和其他配体的内吞作用。

作者发现，引导RNA在HSP90B1和STT3A处也有富集。HSP90B1编码内质网陪伴分子，而这个分子可以和前蛋白转化酶枯草溶菌素9 (Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9，PCSK9) 结合，通过激发LDLR家族的降解，阻止PCSK9的作用。

STT3A 编码有催化作用的N-寡糖基转移酶 (OST) 复合物，也在黄病毒的细胞感染中起作用。如同alpha病毒一样，黄病毒是另一组节肢动物传播的，携带正链 RNA 基因组的病毒。STT3A 通过与病毒非结构蛋白结合，在黄病毒 RNA 复制中发挥作用。因此，在我们的筛选中干扰STT3A的基因表达，可能会影响报道病毒系统的罗氏河病毒部分，从而影响下游Semiliki Forest病毒中E2/E1介导的进入细胞的过程。

之后，作者重点探索了VLDLR作为Semliki Forest病毒细胞受体的功能。敲除了VLDLR的HEK293T细胞能够抵抗感染，即GFP（绿色荧光蛋白）表达的Semliki Forest病毒报道病毒颗粒(SFV RVP)的感染，而这种抗性可以被VLDLR的过表达逆转。一个VLDLR的抗体（非对照组抗体），也能够抵抗Semliki Forest病毒报道病毒颗粒 (SFV RVP) 的感染HEK293T细胞。

在一个使用非洲绿猴肾脏细胞（Vero细胞）的实验里，一个VLDLR抗体成功阻止了SFV RVP的感染，但是没有阻止对照组kungunya病毒 (CHIKV病毒) 病毒颗粒的感染。而kunguya是一种结合Mxra8受体入侵细胞的alpha病毒。

VLDLR抗体也在其他细胞系中阻止了SFV RVP的入侵，如脑部、肺部、肝脏、淋巴、骨质、肾脏组织。作者也构建了一个嵌合体alpha病毒，能够表达SNIV (Sindbis病毒)非结构蛋白，和异源的结构蛋白（质粒和E3-E2-6K/TF-E1），同时把绿色荧光蛋白作为报导信号。抗VLDLR抗体（并非对照组抗体）可以阻止之前构建的嵌合体病毒入侵Vero细胞。受体相关的蛋白（RAP）也是一个陪伴分子，可以和内质网上的一些LDLR相关的受体结合，阻止配体的作用。RAP阻止SFV RVP入侵HEK293T细胞，而其他的对照组蛋白不能阻止。

之后，作者想看看，如果一个细胞对感染有很强的抗性，是否能通过外源性VLDLR的表达来实现，作者应用了K562细胞。转导了VLDLR后，改变后的K562细胞对SFV高度敏感，但是对CHIKV病毒的入侵不敏感。

下一步，作者想看看其他alpha病毒是否在入侵细胞时候会与人体的VLDLR结合。作者试验了SNIV、东部马脑炎病毒、西部马脑炎病毒和CHIKV的病毒颗粒。发现抗VLDLR抗体仅阻止了SFV RVP入侵Vero细胞，对于其他病毒的入侵阻止无效。作者怀疑这个现象可能是因为，入侵实验中出现了功能丧失的表型。VLDLR和ApoER2是高度保守的，它们的结构表明它们进化自同一个祖源。之后作者也构建了7个ApoER2异构体，做了一系列的实验。

之后，作者想确认alpha病毒的E2/E1蛋白和VLDLR的结合域是相互作用的，于是作者使用了HEK293T细胞转染了编码不同alpha病毒E3-32-6K/TF-E1蛋白的质粒，进行了细胞表面染色实验。

作者接下来用共聚焦显微镜看是否VLDLR和ApoER2的表达允许病毒颗粒的结合和内化。之后，作者用野生型的可以复制的三种病毒（SFV，东部马脑炎病毒、西部马脑炎病毒）去看病毒入侵K562细胞的每一步步骤。

作者的工作回答了一个长期困扰科学家的问题，即一些alpha病毒是如何入侵一系列器官的。作者也建议进一步研究各种细胞表面受体，可以为将来阻止alpha病毒作为病原体入侵发挥作用。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41586-021-04326-0

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