子科生物報道:卡波氏肉瘤相關皰疹病毒(Kaposi’s sarcoma-associated herpesvirus,KSHV)和愛潑斯坦-巴爾病毒(Epstein-Barr virus,EBV)屬于γ皰疹病毒亞科,是與惡性腫瘤密切相關的人類癌癥相關病毒。2020年11月24日,高福院士團隊在學術期刊Nature Communications上在線發表了題為“Molecular basis of EphA2 recognition by gHgL from gammaherpesviruses”的研究論文,分別解析了KSHV以及EBV糖蛋白gHgL與其共同受體EphA2的復合物晶體結構,揭示了這兩種感染人γ皰疹病毒利用gHgL結合受體EphA2的分子機制,并提供了EphA2可能作為γ皰疹病毒通用受體的證據,暗示了其它γ皰疹病毒有跨種傳播的風險。
KSHV和EBV具有廣泛的細胞嗜性,其中KSHV的靶細胞主要是B細胞和內皮細胞,EBV主要感染B細胞和上皮細胞。其細胞嗜性主要取決于病毒囊膜表面的糖蛋白H(gH)和糖蛋白L(gL)。gHgL直接或者間接結合特異性受體后將受體信號傳遞給融合蛋白gB,啟動病毒與細胞的膜融合。Ephrin受體酪氨酸激酶A2(ephrin receptor tyrosine kinase A2, EphA2)可作為EBV入侵上皮細胞的受體,也可作為KSHV入侵內皮細胞的受體。但是gHgL如何識別EphA2,其分子機制尚不清楚。
通過體外生化實驗,研究人員發現EphA2的配體結合結構域(Ligand binding domain, LBD)負責與gHgL結合,且KSHV gHgL與LBD之間的親和力高于EBV gHgL與LBD的親和力(17.5 nM vs 4.12 μM)。研究人員進一步分別解析了KSHV及EBV gHgL與EphA2 LBD的復合物晶體結構,發現KSHV和EBV gHgL都是形成長棒狀的異源二聚體,gL位于棒狀結構末端與gH形成緊密結合;KSHV和EBV gHgL結合LBD的模式也非常相似,主要通過末端的gL與LBD結合。一方面gL的N端loop插入到LBD的疏水通道里,另一方面gL的Lloop2和β2折疊結合LBD的外周區域,形成較為穩定的相互作用。進一步分析發現,KSHV gHgL與LBD存在更大的相互作用面積及更多的相互作用數,是其親和力高于EBV gHgL的原因。研究人員進一步利用細胞融合實驗對關鍵結合位點進行了驗證。
此外,序列分析發現KSHV和EBV gL上參與結合LBD的氨基酸在γ皰疹病毒中相對保守,具備相似的氨基酸性質,因此推測其它感染哺乳動物的γ皰疹病毒是否也利用EphA2作為受體。研究人員進一步從γ皰疹病毒不同屬中挑選了三種有代表性的病毒AIHV-1、EHV-2和MuHV-4進行驗證。細胞融合實驗證明這三種病毒的gHgL蛋白能結合宿主的EphA2,而且AIHV-1和EHV-2的gHgL也能結合人的EphA2,提示這些病毒具備感染人的潛力。
該項工作系統地研究了這兩種感染人γ皰疹病毒利用gHgL結合受體EphA2的分子機制,為中和抗體及抗病毒抑制劑的研發提供了理論指導,并發現其它γ皰疹病毒也可能利用EphA2作為受體,提示其它γ皰疹病毒具有跨種傳播的風險,為科學防控提供了理論依據。