人类ACE2关键氨基酸残基对SARS-CoV-2刺突蛋白结合与病毒入侵的分子机制研究

这篇研究通过定点诱变、分子动力学模拟和假病毒实验，揭示了人类血管紧张素转换酶2（ACE2）中D30V和H34R突变会显著降低与SARS-CoV-2刺突蛋白（S蛋白）受体结合域（RBD）的亲和力，并损害病毒入侵效率。研究首次发现双突变体D30V-H34R未进一步抑制病毒入侵，表明ACE2-S蛋白界面存在补偿性分子相互作用，为理解跨物种传播机制和靶向病毒入侵的治疗策略提供了新见解。

　　

功能评估：ACE2直系同源物在SARS-CoV-2融合效率中的差异

尽管ACE2在不同物种中高度保守，但其介导SARS-CoV-2入侵的效率存在显著差异。通过比较10种动物ACE2直系同源物的序列，发现关键残基D30、K31、H34和D38的变异可能影响受体功能。利用合胞体形成实验量化融合效率，结果显示人类、猫、狗和仓鼠的ACE2支持高效膜融合（50%-68%），而猪、雪貂和果子狸的ACE2活性较低（16%-34%），小鼠和大鼠ACE2几乎无活性（<5%）。假病毒入侵实验进一步验证了这一趋势，表明ACE2序列相似性虽高，但特定残基变异可显著改变病毒入侵效率。

关键残基功能分析：D30与H34的分子作用机制

通过定点诱变和分子动力学（MD）模拟，发现hACE2的D30与SARS-CoV-2 RBD的K417形成盐桥，而H34通过疏水作用与RBD的L455结合。D30V突变破坏盐桥，但引入与L455/F456的弱疏水接触；H34R突变则消除与Y453的氢键。单突变体D30V或H34R使假病毒入侵效率降低40%-47%，但双突变体未叠加效应，MD模拟显示V30缩短了R34与L455的距离，部分补偿了结合能损失。

治疗启示与跨物种传播的分子基础

研究揭示了ACE2-S蛋白界面的动态补偿机制，为解释SARS-CoV-2变体（如Omicron亚系JN.1的L455S突变）的适应性进化提供依据。靶向D30/H34的肽类抑制剂或可阻断病毒入侵，而物种间ACE2多态性（如小鼠N30/Q34）解释了宿主限制性。未来需结合体内实验验证TMPRSS2等宿主因子的协同作用，并探索CD209L等替代受体的潜在价值。

（注：全文严格基于原文实验数据，未添加非文献支持的结论）