Nat Commun | 张超课题组在柯萨奇病毒A6的受体利用以及抗体中和研究方面取得重要突破

手足口病是一种重要的儿童传染病。近年来，柯萨奇病毒A6型（CVA6）已成为 手足口病 最主要的病原体 之一，并且 常引发非典型症状 或 重症，但尚无 获批的 疫苗或药物。此前研究已知CVA6利用KREMEN1（KRM1）受体感染细胞 。 然而 KRM1在CVA6感染中的具体作用，以及是否存在其他CVA6受体，仍不清楚。

近期， 上海市重大传染病和生物安全研究院 张超课题组 与中国科学院武汉病毒研究所舒波课题组合作，在 Nature Communications 上在线发表了题为

Molecular mechanisms of receptor recognition and antibody neutralization of coxsackievirus A6

本研究通过多重技术手段，取得了以下系列重要发现：

1. KRM1 可以诱导 成熟CVA6病毒颗粒 发生 脱衣壳

研究首先通过功能实验奠定了基础：宿主细胞敲除KRM1基因后，CVA6的感染 滴度 急剧下降36倍，直接证明了KRM1对于病毒复制不可或缺。紧接着，ELISA结合实验首次 证明 了CVA6病毒颗粒与KRM1蛋白之间剂量依赖性的直接结合，如同“锁与钥”的精确识别，为其功能提供了相互作用的实证。

最生动的发现来自对病毒颗粒结构的“观测”。研究发现（图1）： 临床分离的CVA6-HeB （河北株） 毒株主要以 构象紧凑 的成熟病毒颗粒（占比93%）形式存在，颠覆了以往认为CVA6以 膨胀的脱衣壳 中间态 （A颗粒） 为主的认知。然而，当引入KRM1受体后，冷冻电镜捕捉到了戏剧性的结构重塑场景：在室温、中性pH条件下，仅需35分钟，KRM1便能高效驱动成熟病毒颗粒发生转化。原本占主导的成熟颗粒比例骤降至30%以下，而之前“缺席”的、处于脱衣壳中间状态的A颗粒则从无到有，迅速成为占比70%的绝对主导群体。这一动态过程清晰表明，A颗粒并非预先存在，而是成熟CVA6病毒颗粒在KRM1结合后主动“解压缩”的产物。病毒在受体作用下，像启动了预定的变形程序：衣壳膨胀、内部稳定病毒的“口袋因子”被排出、为RNA释放打开通道。 因此 ，KRM1是CVA6的 高效的 脱衣壳受体，负责 诱导病毒变构，有助于R NA释放。

图1. KRM1是CVA6病毒的高效的脱衣壳受体 。

2.CVA6病毒入侵机制新发现：双受体协同完成“附着”与“入侵”

本研究另一项重大突破在于完整揭示了 CVA6入侵宿主细胞的精细“路线图”。研究发现，该病毒采用了一种精妙的“两步走”策略，依赖两种不同的细胞受体接力完成感染。

锁定“先遣队”并验证其功能— 硫酸乙酰肝素（HSPG）及其关键基因SLC35B2： 基于 功能推测，研究将目标聚焦于细胞表面广泛存在的硫酸乙酰肝素（HSPG）。为了验证其作用，研究团队瞄准了 负责 HSPG 硫酸化 的关键环节：SLC35B2基因。该基因编码的蛋白负责将硫酸化底物转运至高尔基体，是HSPG进行硫酸化修饰、进而发挥功能所必需的 。通过敲除SLC35B2 基因 ，可以破坏细胞表面HSPG的功能。实验结果显示，在SLC35B2敲除细胞上，CVA6的感染效率下降了35倍 ，直接证明了 硫酸化 的HSPG对于 C VA6 感染至关重要。 生化实验则直接“抓拍”到 C VA6病毒颗粒与肝素（HSPG类似物）的特异性结合 。

明确分工：双受体各司其职。通过一系列精巧实验，两个受体的职责被清晰界定：

附着阶段： HSPG功能缺陷的细胞，病毒附着量锐减82%；而KRM1缺失则不影响附着 。证明HSPG是核心的“ 吸附 受体”，负责病毒初始锚定。

内化阶段：在 KRM1缺失的细胞中，即使病毒正常附着，其进入细胞内部的效率也骤降76% 。证明KRM1是关键的“入侵执行受体”，负责触发病毒进入和脱壳。

本研究首次阐明 CVA6首先与 细胞表面大量存在的硫酸化的 HSPG结合，实现 病毒初始粘附 ；随后，病毒再与特异性更强的KRM1受体结合，后者启动病毒 的细胞内化和脱衣壳 。这一“双受体”模型的建立，为针对不同环节开发新型抗病毒策略奠定了关键理论基础。

3. 高效保护性抗体的发现与中和机制

在阐明病毒入侵机制的同时，本研究成功筛选并鉴定出两株具有卓越性能的 CVA6特异性单克隆抗体——1F4与3H7，为未来防治提供了强有力的候选工具。

“强效双雄”1F4与3H7抗体的诞生与验证

研究团队通过用纯化的 CVA6病毒免疫小鼠，并经过 中和 筛选，成功获得了1F4和3H7两株抗体。体外实验证明，它们对不同的CVA6 毒 株均表现出极强且特异的中和活性 和结合活性 。 更为重要的是，在动物攻毒实验中，这两株抗体展现了极好的预防与治疗双重潜力。在致死剂量的病毒攻击下，无论作为预防性用药还是感染后 24小时的治疗性用药，1F4和3H7均能有效保护新生小鼠，而对照组则全部死亡 。这充分证明了它们在体内对抗CVA6感染的强大能力。

生化机制分析：抗体阻断病毒吸附后步骤

为了探明抗体究竟如何起作用，研究团队设计了一项精巧的体外受体竞争实验。将纯化的 CVA6病毒颗粒固定，然后同时加入KRM1受体蛋白和不同的抗体。结果发现，与对照组相比，1F4和3H7抗体能显著地阻挡KRM1蛋白与病毒结合（图3d）。 然而，接下来的细胞实验揭示了更精妙的真相。当用抗体预先处理病毒后再让其接触低温下的细胞时，病毒的吸附细胞能力并未受到明显影响（图3e）。这两个实验结果清晰地描绘出抗体的精准打击策略：它们并不干预病毒在细胞表面的“停泊”（吸附），而是专精于阻止病毒完成入侵所必需的“内部解锁”（由 KRM1介导的脱壳）。这一作用模式，恰好与KRM1受体本身的功能定位 ， 不负责吸附，而是吸附后触发脱 衣壳 的“开关” ， 完美契合。因此，1F4和3H7是在病毒入侵链条中最关键、最脆弱的第二步实施拦截。

冷冻电镜解析了抗体的表位和作用机制

研究团队利用冷冻电镜技术，成功解析了抗体与病毒复合物的高分辨率三维结构。结构分析显示， 1F4和3H7均结合在病毒衣壳一个全新的抗原表位上 ， 该表位位于病毒颗粒的三倍轴附近，主要由VP1的C末端、VP3的AB环（又称“ knob”）等结构元件构成 。这一发现打破了以往认为 C VA6 病毒的 五倍轴是主要中和靶点的认知，揭示了一个此前未被重视的 中和性抗原位点。

尽管结合位点相近，但两种抗体的作用细节展现了精妙的差异与共性： 1F4抗体特异性结合在成熟的病毒颗粒上，其轻链可变区（VL） 与 KRM1受体在空间上存在直接冲突，从物理上杜绝了受体靠近的可能 。3H7抗体则展现了更强的适应性与“粘性”。它不仅结合成熟病毒颗粒，也能结合空颗粒，表明其表位在病毒构象变化后依然暴露 。虽然3H7结合姿态对KRM1造成的直接空间位阻略小于1F4，但它通过更广泛的相互作用界面（结合面积比1F4大33%）和极高的结合亲和力（亲和力是1F4的8.6倍），像“强力胶”一样牢牢占据位点， 持久性地 阻断受体 。

综上所述，本研究首次完整阐明了CVA6采用“硫酸乙酰肝素附着-KRM1受体脱衣壳”的双受体入侵模型，破解了其感染的关键起始步骤。KRM1作为专属的 脱衣壳 受体，能高效诱导成熟病毒颗粒发生构象转变，明确了其分子开关功能。基于对该入侵机制的深刻理解，本研究成功筛选出两株高效中和抗体1F4与3H7。它们通过精准 竞争 KRM1的结合位点，在病毒完成初始吸附后，特异地阻断其内化与脱 衣壳 过程，在动物模型中展现出卓越的预防 与治疗效果。这项研究从机制解析到干预策略，为开发针对 CVA6的疫苗和特效药物奠定了坚实的理论基础，并提供了具有明确作用机制的候选抗体。

中国科学院武汉病毒研究所助理研究员柯贤良、上海市重大传染病和生物安全研究院博士 研究生 李雪和 刘则宇为本文 共同 第一作者。上海市重大传染病和生物安全研究院青年研究员张超 和武汉病毒研究所研究员舒波 为本文 共同 通讯作者。该研究得到了中国疾控中心张勇研究员、 中国科学院武汉病毒研究所龚鹏研究员、 厦门大学程通教授、复旦大学章树业研究员、 湖北大学陈明周教授、吉林大学魏伟教授、浙江大学刘越研究员等人 的 帮助 。

全文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-67666-9

制版人： 十一

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