Nat Commun | EV-D68如何打开呼吸道细胞大门？清华大学娄智勇/饶子和、吉林大学魏伟等团队揭示糖链介导的病毒入侵机制

河北清华发展研究院/燕赵生物医药实验室/清华大学基础医学院娄智勇/饶子和团队联合吉林大学魏伟、国家蛋白质科学中心刘嘉琳、天津大学王亚鑫等团队，在肠道病毒 D68（Enterovirus D68，EV-D68）受体识别与细胞入侵机制研究中取得重要进展。该研究综合运用结构生物学、糖蛋白质组学和病毒学等手段，揭示了 EV-D68 病毒利用呼吸道受体 MFSD6 进入宿主细胞的糖链依赖性“双重门控”机制。相关研究论文“A dual-receptor checkpoint primes enterovirus D68 for respiratory cell entry”于2026年7月23日发表在Nature Communications期刊1。

EV-D68 是一种经呼吸道传播的病毒，主要感染儿童和青少年，可引起支气管炎、肺炎等呼吸系统疾病，部分病例可导致急性弛缓性脊髓炎、类似脊髓灰质炎样神经系统症状等严重并发症、甚至终身瘫痪，被称为“空气传播的脊髓灰质炎”。近年来，EV-D68 在多个地区出现周期性流行，其感染机制和防控策略受到广泛关注。吉林大学的魏伟教授团队在国际上首次报道 MFSD6 是 EV-D68 感染呼吸道细胞的重要受体2，但 MFSD6 如何识别病毒、又如何进一步触发病毒衣壳构象变化和细胞入侵、可否通过中和抗体阻断病毒-受体互作来抑制病毒等问题，仍需进一步研究。

在本研究中，研究团队解析了 EV-D68 原型株 Fermon 株以及两个2014年流行毒株 US/MO/14-18947 株和 US/KY/14-18953 株的高分辨率冷冻电镜结构，并获得了它们与人源受体 MFSD6-L3 的复合物结构。结构显示，MFSD6 并不是通过单一位点与 EV-D68 结合，而是形成了两个协同作用的接触界面：一方面，MFSD6 的 N200–V208 肽段携带 N207 糖基化修饰，插入病毒一个capsomer 的受体结合区域；另一方面，MFSD6 上含唾液酸的糖链进一步结合到相邻 capsomer 上，形成跨相邻结构单元的“双接触”识别模式。该模式提示，MFSD6 既通过蛋白肽段完成病毒定位，也通过其上糖链修饰进一步锁定病毒颗粒。论文这一过程概括为此前未被认识的“binary gating switch”机制。

进一步的结构和质谱结果表明，MFSD6-L3 存在广泛糖基化修饰，其中靠近受体结合区域的糖基化位点具有较高的唾液酸化水平。研究团队通过 N207A、S209A 等突变体结构分析和靶向质谱验证发现，N207 相关 N-糖基化和 S209 相关 O-糖基化均参与 EV-D68 识别过程。其中，MFSD6-R196–L226 片段保留病毒结合能力，并被确定为包含关键糖基化修饰的最小结合区域之一。该结果将结构中观察到的糖链密度与具体糖基化位点联系起来，为解析 MFSD6 介导的病毒入侵机制提供了直接证据。

该研究的一个重要发现是，MFSD6 上的 Neu5Acα2-3Gal 糖链不仅参与病毒表面结合，还与病毒衣壳预激活密切相关。结构比较显示，当 MFSD6-R196–L226 上的 Neu5Ac 糖链结合病毒相邻 capsomer 后，EV-D68 VP1 局部结构发生移动，VP1 疏水口袋变窄，“口袋因子”（pocket factor）从口袋中释放；而当该片段经唾液酸酶处理后，Neu5Ac 相关密度消失，pocket factor 仍保留在病毒衣壳内。这揭示 MFSD6 的唾液酸化糖链在受体识别和病毒入侵启动过程中发挥关键作用。

为了验证上述结构模型的功能意义，研究团队在多种细胞和类器官体系中进行了感染实验。结果显示，MFSD6 的 N200、L201、L202、E203 和 N207 等关键位点突变显著削弱 EV-D68 感染；N207A、S209A 以及相关糖基化突变可降低病毒进入效率，或削弱 MFSD6-Fc 蛋白对病毒感染的保护效果。研究还在原代人支气管上皮细胞和气道类器官中验证了这些关键位点对 EV-D68 感染的影响，进一步支持 MFSD6 蛋白界面和糖基化修饰共同决定病毒高效入侵。

该机制并非局限于历史原型株 Fermon。研究团队进一步解析了两个当代流行且与急性弛缓性脊髓炎相关的 EV-D68 毒株 US/MO/14-18947 和 US/KY/14-18953 的结构、及其与 MFSD6 复合物结构。结果显示，这些流行毒株在未结合受体时均保留清晰的口袋因子，而在结合 MFSD6 后均出现口袋因子的释放，并采用与 Fermon 株一致的 MFSD6 识别模式。这表明 MFSD6 介导的糖链依赖性“双重门控”机制是 EV-D68 入侵呼吸道细胞的保守机制。

值得注意的是，2025 年发表在 Nature 的相关研究虽然解析了 EV-D68 与 MFSD6 的复合物结构，但其结构研究和解释存在显著不足3。该研究中被定义为“mature virion”的EV-D68 apo结构中没有结合典型口袋因子，同时 VP1 G-H loop 上的I217向口袋内移动，这些特征符合受体触发后的 pocket-factor-depleted 或 receptor-primed capsid state，而不是天然未激活的成熟病毒颗粒，表明该病毒颗粒很可能是一种已发生预激活或制样过程中形成的中间状态，而非真正的 native mature virion。更重要的是，该研究主要解析了 MFSD6 的 N200–V208 肽段与单个 capsomer 的相互作用，但未识别出 MFSD6 糖链末端 Neu5Ac 与相邻 capsomer 之间的第二结合界面，也未能解释受体结合如何触发口袋因子释放，这很可能与其使用的病毒颗粒并非真正的成熟病毒颗粒密切相关。相比之下，本研究同时解析了历史株和当代流行株的 apo 及其与 MFSD6 复合物结构，明确区分了 pocket-factor-occupied mature virion 和 receptor-primed 状态，并发现 MFSD6 通过“肽段界面 + 糖链界面”共同驱动 EV-D68 入侵。这一发现修正并完善了此前结构模型中的关键缺口，为理解 MFSD6 介导的 EV-D68 呼吸道细胞入侵提供了更确切、更完整的分子机制。

综上，该研究提出了 EV-D68 识别呼吸道受体 MFSD6 的新模型，这种双重识别方式可能有助于病毒避免过早衣壳重排，并确保其在正确的宿主受体环境下启动入侵过程。该发现不仅深化了对 EV-D68 呼吸道感染、组织嗜性和病毒入侵机制的理解，也为后续设计受体模拟物、糖链类似物或结构指导的抗病毒干预策略提供了重要理论基础。

河北清华发展研究院/燕赵生物医药实验室/清华大学基础医学院娄智勇教授和饶子和院士、吉林大学魏伟教授、北京蛋白质组研究中心刘嘉琳研究员、天津大学王亚鑫副教授为本文共同通讯作者。清华大学梁胜剑博士，吉林大学郭浩然副研究员，中国科学技术大学博士研究生徐智力，北京蛋白质组研究中心研究生刘瓒为本文共同第一作者。

参考文献：

Liang, S., Guo, H., Xu, Z. et al. A dual-receptor checkpoint primes enterovirus D68 for respiratory cell entry. Nat Commun (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-75856-2

Liu X, Li H, Li Z ...MFSD6 is an entry receptor for respiratory enterovirus D68 Cell Host & Microbe, 2025; 33, 267-278.e4

Varanese, L., Xu, L., Peters, C.E. et al. MFSD6 is an entry receptor for enterovirus D68. Nature 641, 1268–1275 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08908-0

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-75856-2

来源：中国病毒学英文版