副粘病毒

摘要

副粘病毒使用不同的受体

副粘病毒是一种被包裹的负链RNA病毒，每种病毒都含有两种表面糖蛋白、一种附着蛋白和一种融合蛋白[1]. 最常见的副粘病毒附着蛋白称为血凝素-神经氨酸酶（HN），在病毒上发现，如新城疫病毒（NDV）、人副流感病毒3（hPIV3）和副流感病毒5（PIV5）（以前称为猿病毒5），它识别普遍存在的糖、唾液酸、，在细胞表面部分，并凭借其神经氨酸酶（NA）活性能够裂解相同的部分[1]. 上述所有HN蛋白球头的结构[2-4]揭示了一个保守的β-片状螺旋桨基序，该基序最初在流感病毒NA蛋白中鉴定[5]，但在同四聚体的每个单体上都有唾液酸结合位点，可以介导受体结合和NA（以下称为NA位点）。随后在NDV HN中发现了第二个结合位点[6]并在hPIV3 HN中假设[7]. 与HN不同，麻疹病毒（MV）的血凝素（H）缺乏NA，并能识别特定的蛋白质。虽然野生型和疫苗株都能识别信号淋巴细胞活化分子（SLAM），但疫苗株也使用CD46作为受体[8-11]. 两组最近发表的MV H蛋白球状结构域的结构[12,13]我们首先研究了一种与特定蛋白受体结合的副粘病毒附着蛋白，揭示了与HN结构的差异，这种差异可能与这些病毒介导融合机制的差异有关。

副粘病毒附着蛋白受体结合位点的定位

各种HN蛋白中的NA位点高度保守，位于距离二聚体界面不远的口袋中(图1a). NDV HN中的第二个唾液酸结合位点横跨二聚体界面的膜远端，由两种单体的残基组成[6]. 两个结合位点都位于球状结构域的顶部，朝向靶膜。在MV H中，两个受体结合位点都具有更横向的取向，并且已经被灭活[13]. NA位点被突变灭活，而第二个位点被N个-连接的聚糖。结合CD46或SLAM的两个新的不同位点[14-16]虽然仍位于分子顶部，但离二聚体界面远得多[13] (图1b). NA蛋白的β-片状螺旋桨基序特征的保留（尽管没有NA活性）、唾液酸结合位点的失活、二聚体中单体的重新定向以及新的受体结合位点的引入，都增加了MV H可能从类HN分子进化而来的可能性。这与仅在高等动物中发现的麻疹病毒相一致，而唾液酸结合病毒更为广泛。尽管β-片状推进器基序保留在MV H中，但它显然不再直接参与受体结合或融合辅助功能，尽管不能排除在这两种功能中的间接作用。这与使用四个或五个单体内二硫键来稳定HN单体NA位点中的β-片基序是一致的[2-4,6]但MV H中只有两个[12,13].

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图1

NDV HN和MV H球状结构域上的受体结合位点。显示了（a）NDV HN和（b）MV H二聚体形式顶视图的轮廓（从靶膜向下看分子）。（a） 根据Zaitsev发布的坐标在RASMOL中制作等. [6]. （b） 由Hashiguchi出版的二聚体制成等. [13]. 标记的卵圆形代表（a）NDV HN中两个唾液酸结合位点和（b）MV H中CD46和SLAM结合位点的位置。

副粘病毒融合中糖蛋白的相互作用

大多数副粘病毒促进融合依赖于两种表面糖蛋白之间的相互作用。回顾过去，这并不奇怪，因为在这些病毒中，附着和融合功能位于不同的蛋白梭结构上。如果像通常认为的那样，受体结合是融合的触发因素，那么必须有一种机制将这两个事件物理上联系起来。

通过对由不同病毒的HN蛋白区域组成的嵌合体的F蛋白特异性的分析，我们和其他人表明，F特异性由HN的柄区决定[17-19]. 最近，我们发现，在柄部短区域携带NDV HN的突变所表现出的融合促进活性的降低与通过免疫共沉淀法测量的细胞表面HN-F相互作用的程度成正比[20]. 除了强烈表明NDV HN上的F相互作用区域位于茎中外，这与唾液酸结合病毒的融合机制一致，其中融合程度由HN-F复合物的形成决定，HN与受体的结合可能在细胞表面触发HN-F复合体的形成。换句话说，融合程度与HN-F相互作用的强度成正比，这表明正是HN和F的结合调节了病毒结合唾液酸受体的融合。

MV H受体结合位点相对于HN蛋白位置的改变与最近观察到的两类副粘病毒糖蛋白相互作用调节融合机制的差异有关。普伦珀等. [21]他们首先证明MV诱导融合的程度与H-F相互作用的强度呈负相关。最近，我们发现MV H的茎部突变，与之前在NDV HN中引用的突变相对应[20]也会减少融合，但对细胞表面可检测到的H-F复合物的数量有相反的影响[22]. 这些融合缺陷的H蛋白与F蛋白的相互作用显著高于野生型H蛋白与F.的相互作用。因此，MV诱导的融合程度与H-F相互作用的强度成反比。这些结果与MV融合一致，MV融合是通过细胞表面形成的H-F复合物的解离来调节的。此外，MV H与受体的结合可能是解离复合物并诱导融合的触发因素。

HN和MV H调节融合机制的这种差异与使用内质网共滞留方法获得的额外证据一致。这些研究检测到MV H和F之间的细胞内复合物[23]而同样的方法不能检测到hPIV3 HN和F或PIV5 HN和F之间的复合物[24].

MV H二聚体结构中单体取向的变化（相对于NDV HN），以及分子上其他地方两个新的蛋白质受体结合位点的形成，与H分子结合受体时向F传递稍微不同的信息一致。HN中二聚体界面的完整性对促进NDV中的融合很重要[25,26]. 这可能与两个唾液酸结合位点接近界面有关；事实上，第二个位点跨越二聚体界面[6]. HN球状结构域中唾液酸结合位点到茎中F相互作用位点的信号可能通过二聚体界面传递。由于MV H失去了NA位点，并在远离界面的地方形成了CD46和SLAM结合位点，因此它也可能进化出不同的方式与F相互作用，以调节其可能不涉及二聚体界面的融合促进活性。正如Plemper最初提出的那样，这可能与唾液酸相对于CD46和SLAM的相对丰度有关等. [23].

最近出现的两种副粘病毒，尼帕病毒和亨德拉病毒，也证明了粘附蛋白-融合蛋白相互作用的强度与融合程度之间的反向关系。与MV H一样，这些病毒的附着蛋白（G）也缺乏NA，并识别特定蛋白作为受体，即ephrinB2和ephrinB3[27-29]. 与我们对MV H的研究结果类似[22]，Nipah和Hendra G的突变降低了融合，增加了G-F相互作用的亲和力[30,31]. 然而，尽管尼帕病毒的相互关系已经被证明[30]在MV H中未发现增加融合和减少H-F相互作用的突变。随着Nipah和Hendra G的结构变得可用，将这些蛋白质中受体结合位点的位置与MV H和HN蛋白质的位置进行比较将很有意思。的确，尼帕病毒G的结构模型[32]建议接收器绑定站点与MV H上的SLAM绑定站点共同定位。

结束语

显然，副粘病毒附着蛋白进化出特定蛋白受体的结合位点，也进化出不同的机制来调节融合。尚未发现MV H中的突变会降低与同源F蛋白的相互作用。相反，所有减少融合的H突变都通过稳定H-F复合物发挥作用。我们没有证据表明F相互作用位点在MV H上的位置。未来的工作将集中于了解MV H和F蛋白如何相互作用，以及受体结合如何调节相互作用触发融合。鉴于与唾液酸结合的病毒与与特定蛋白受体结合的病毒之间已被证明存在差异，似乎该信号很可能通过不同的机制触发融合。根据MV H使用的蛋白受体CD46或SLAM，了解融合促进机制是否存在差异也很有趣。

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