综述：LDLR家族在病毒感染中分子调控与功能的研究进展

《Frontiers in Microbiology》：Advances in molecular regulation and function of LDLR family in viral infection

本综述系统阐述了低密度脂蛋白受体（LDLR）家族在病毒感染中的双重作用：既可作为多种病毒（如SARS-CoV-2、HBV、JEV等）入侵细胞的受体，又通过调控脂质代谢（如介导外源性胆固醇摄取、抑制内源性合成）影响病毒复制。文章深入探讨了LDLR家族与胆固醇稳态、STING-TBK1信号轴激活等过程的关联，并分析了靶向该家族（如通过抗体、PCSK9抑制剂）在抗病毒治疗中的潜力与挑战，为开发新型广谱抗病毒策略提供了重要见解。

　　

1 LDLR家族概述

低密度脂蛋白受体（LDLR）家族是细胞胆固醇稳态与病毒致病性之间的关键界面。该家族包含14个结构相关的成员，如LDLR、极低密度脂蛋白受体（VLDLR）和LDLR相关蛋白（LRP）等。它们通常具有胞外配体结合域（LBD）、表皮生长因子（EGF）样重复序列、跨膜区和胞质尾。这种保守结构支持其在特异性识别胞外配体和精确调控细胞脂质代谢中的核心作用。

LDLR是一种广泛表达的跨膜糖蛋白，位于细胞表面，介导低密度脂蛋白（LDL）颗粒的内吞作用。甾醇调节元件结合蛋白（SREBPs）在转录水平严格控制LDLR的表达，而前蛋白转化酶枯草溶菌素9（PCSK9）则在转录后水平对其进行调控，以维持胆固醇稳态。低胆固醇环境激活SREBPs，使其结合到LDLR启动子上增强转录。在细胞表面，释放的PCSK9与LDLR结合，LDLR-PCSK9复合物通过网格蛋白介导的内吞作用被内化，并运往溶酶体降解。

越来越多的证据表明，多种病毒在其生命周期的不同阶段利用LDLR家族。作为受体蛋白，某些LDLR成员促进病毒的粘附和细胞入侵，为病毒-宿主相互作用机制提供了关键见解。此外，作为脂质代谢的核心调控者，LDLR家族蛋白操纵着低密度脂蛋白胆固醇的摄取和内源性胆固醇的合成，从而影响病毒复制。

2 LDLR家族在病毒感染中的作用

2.1 LDLR家族作为病毒进入的受体

LDLR家族作为多种病毒进入细胞的关键门户。研究发现其参与人类、动物和人畜共患病毒的感染，揭示了共同的策略和独特的分子相互作用。

2.1.1 人类病毒

2.1.1.1 严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）

尽管血管紧张素转换酶2（ACE2）被确定为SARS-CoV-2刺突蛋白的受体，但越来越多的信息表明，SARS-CoV-2仍能感染ACE2表达降低的多种组织和细胞。研究发现，LDLR特异性小干扰RNA（siRNA）和抗LDLR抗体均可阻止SARS-CoV-2感染。载脂蛋白E（ApoE）通过结合LDLR介导SARS-CoV-2的进入。ApoE中和抗体或敲除LDLR都能有效阻断SARS-CoV-2感染，表明SARS-CoV-2感染依赖于LDLR。

2.1.1.2 乙型肝炎病毒（HBV）

研究表明，LDLR单克隆抗体可有效抑制HBV感染。LDLR与ApoE结合，而证据显示HBV包膜上的ApoE富集增强了感染。进一步研究发现，LDLR可有效阻断ApoE与肝素的结合，提示LDLR可能作为HBV细胞附着受体，与HBV相关的ApoE结合并介导HBV进入细胞。

SARS-CoV-2和HBV都依赖ApoE来结合LDLR，这代表了一种趋同的进化策略，即病毒利用受体的天然配体作为进入的桥梁，而非进化出高亲和力的病毒糖蛋白进行直接结合。

2.1.2 动物病毒

2.1.2.1 伪狂犬病毒（PRV）

在PRV附着过程中，LDLR与PRV糖蛋白E（gE）共定位以促进病毒进入。PRV通过SREBP2上调LDLR表达，敲低SREBP2显著降低LDLR和PRV gE的表达。基因沉默LDLR显著减弱PRV感染，而药理学抑制PCSK9（LDLR降解的介导因子）则会增加病毒滴度。这些发现证明了LDLR在PRV感染中的关键作用及其通过SREBP2介导的转录激活和PCSK9依赖的翻译后修饰的调控。

2.1.3 甲病毒

甲病毒是蚊媒RNA病毒，对人类和牲畜具有致病性。虽然已鉴定出几种甲病毒的受体，但它们无法解释某些甲病毒的广泛宿主范围和组织嗜性，提示存在其他受体。最近研究表明，LDLR家族蛋白介导多种甲病毒的进入，包括盖塔病毒（GETV）、塞姆利基森林病毒（SFV）和东方马脑炎病毒（EEEV）。

2.1.3.1 GETV

LDLR的异位表达促进GETV的E2和E1糖蛋白（E2-E1）与LDLR的LBD相互作用，进而介导GETV的细胞结合和内化。抗LBD抗体可阻断GETV感染。此外，还鉴定出LDLR-LBD中在病毒进入过程中起关键作用的氨基酸。LDLR-LBD的CR4和CR5结构域的特定突变显著降低病毒进入细胞的速度。

2.1.3.2 SFV

SFV的E2-E1也可与VLDLR的LBD相互作用。VLDLR的异位表达促进细胞附着和内化，而VLDLR LBD-Fc融合蛋白或配体结合拮抗剂（一种在内质网中与LDLR相关受体结合并阻断配体结合的受体相关蛋白）可预防SFV感染。冷冻电镜研究显示，VLDLR通过其远端的LDLR A类（LA）重复序列与SFV的多个E1-DIII位点结合，其中LA3与SFV的结合亲和力最佳。

2.1.3.3 EEEV

VLDLR也被确定为EEEV的受体。研究发现LDLR的表达促进了EEEV与细胞的结合和感染。冷冻电镜结构解析发现EEEV利用多个位点与VLDLR的LA结构域结合。VLDLR中的W132G突变破坏了LA3结合，并显著增强了EEEV对细胞的附着。

与ApoE桥接机制相反，GETV、SFV和EEEV等甲病毒利用其自身的病毒糖蛋白直接结合LDLR或VLDLR的配体结合域。此外，对不同家族成员的偏好以及精确的结合界面，例如GETV使用LDLR而SFV/EEEV使用VLDLR，说明了受体使用的细微差异如何微调病毒的嗜性和进入效率。

2.1.4 人畜共患病毒

2.1.4.1 日本脑炎病毒（JEV）

研究表明LDLR是JEV进入宿主细胞所必需的。与LDLR的配体LDL预孵育显著抑制JEV内化，敲除LDLR减少了JEV在A549细胞中的感染。此外，免疫共沉淀显示LDLR与JEV包膜gE相互作用。

2.1.4.2 克里米亚-刚果出血热病毒（CCHFV）

研究发现LDLR是CCHFV细胞进入的关键受体，CCHFV与LDLR的相互作用具有高度特异性，LDLR可预结合CCHFV的表面糖蛋白Gc。同时，LDLR缺陷可导致CCHFV诱发疾病的延迟。

JEV和CCHFV等病毒进一步例证了直接的病毒糖蛋白结合策略，强调了其普遍性。这些证据共同表明，LDLR家族是病毒进入的多功能门户。关键区别在于受体结合分子策略，可大致分为利用宿主配体的间接机制和依赖病毒糖蛋白的直接机制。这种机制理解为考虑将LDLR家族作为广谱抗病毒策略靶点提供了更深入的理论依据。

2.2 LDLR家族通过调节脂质代谢在病毒感染中的作用

2.2.1 LDLR家族通过介导脂质摄取促进病毒感染

LDLR负责从血液中摄取富含胆固醇的脂蛋白，而一些病毒的增殖高度依赖于宿主的外源性脂质摄取。因此，LDLR也可以通过调节脂质摄取参与病毒感染。

2.2.1.1 呼吸道合胞病毒（RSV）

研究表明胆固醇对RSV的感染性和稳定性是必需的。在此基础上，研究发现RSV感染激活SREBP2-LDLR轴，促进脂质摄取和外源性胆固醇在溶酶体中的积累。同时，RSV通过下调溶酶体酸性脂肪酶活性抑制胆固醇从溶酶体到内质网的运输，从而阻断自噬流并促进病毒复制。敲除LDLR可在体内有效抑制RSV感染。这些结果表明RSV感染通过激活LDLR促进脂质摄取，从而促进RSV复制。LDLR可能是抗RSV药物的潜在靶点。

2.2.1.2 丙型肝炎病毒（HCV）

据报道LDLR与HCV易感性和免疫逃逸有关。LDLR对富含胆固醇的LDL颗粒的摄取在HCV复制中起重要作用，因为脂质在HCV感染中起关键作用。据报道HCV刺激LDLR的表达，导致脂蛋白颗粒摄取增加，从而促进病毒传播。HCV通过SREBPs上调LDLR基因的转录，同时通过蛋白酶体途径降解PCSK9，抑制其对LDLR蛋白的降解作用。野生型PCSK9的异位表达对HCV复制有负面影响。

此外，一些研究也表明LDLR冗余地参与HCV的进入。与清道夫受体B类1型（SR-B1）或LDLR单独缺失相比，SR-B1和LDLR的同时缺失对HCV进入造成更大损害。SR-B1和LDLR的外源表达恢复了SR-B1和LDLR双敲除细胞中HCV的进入。因此，LDLR在病毒生命周期的多个阶段参与HCV感染，包括病毒的进入和复制。

2.2.2 LDLR家族通过抑制内源性胆固醇合成来对抗病毒感染

细胞胆固醇稳态是通过LDLR等受体介导的外源性摄取和SREBP2通路控制的内源性生物合成之间的平衡来维持的。LDLR介导的胆固醇流入增加会抑制SREBP2的激活，从而下调胆固醇合成酶的表达并减少胆固醇的^{de novo}合成。这种对内源性合成的有意限制导致内质网中的胆固醇特异性减少。耗竭的内质网胆固醇池作为一个关键信号，直接促进STING-TBK1信号轴的激活。激活的TBK1磷酸化转录因子IRF3，IRF3二聚化并易位至细胞核，驱动I型干扰素的表达。随后诱导的广谱干扰素刺激基因建立了强大的细胞内抗病毒状态，阐明了LDLR家族发挥其抗病毒功能的关键机制。

2.2.3 人类病毒

2.2.3.1 登革病毒（DENV）

研究表明，DENV可通过增加PCSK9表达来下调LDLR蛋白水平并减少胆固醇摄取，从而增强DENV感染。LDLR通过介导胆固醇摄取来抑制胆固醇再合成，从而防止内质网胆固醇水平对STING介导的IFN诱导的破坏作用。下调LRP1的表达也能增强DENV感染。LRP1降低了细胞内胆固醇含量并抑制DENV复制。因此，这些结果表明DENV通过降低LDLR和LRP1的表达来促进感染。

2.2.3.2 人巨细胞病毒（HCMV）

在HCMV感染期间，LRP1表达增加，降低了病毒胆固醇和感染性。LRP1表达的增加可能是对HCMV感染的防御性反应，表明LRP1限制了HCMV的感染性。

2.2.4 动物病毒

2.2.4.1 鼠伽玛疱疹病毒68（MHV68）

据报道，LDLR通过抑制内源性胆固醇合成来对抗MHV68的复制。MHV68降低了LDLR蛋白水平以抵抗LDLR的抗病毒作用。在巨噬细胞中敲除LDLR会导致内源性胆固醇合成增加，从而促进病毒基因表达。总之，LDLR抑制MHV68的复制。

2.2.4.2 猪瘟病毒（CSFV）

研究发现CSFV感染诱导宿主细胞胆固醇代谢重编程，从而促进复制。机制上，CSFV通过上调PCSK9表达破坏I型IFN反应，阻断LDLR对外源性胆固醇的摄取，并增强内源性胆固醇的合成。这些结果表明LDLR通过抑制胆固醇生物合成来削弱CSFV的复制。然而，该研究未提供证据证明LDLR的耗竭对CSFV复制有直接影响。最近的研究表明，LDLR特异性抗体显著抑制CSFV感染，而过表达LDLR的细胞中病毒滴度显著增加。这种差异可能与使用的细胞系、病毒株和感染时间不同有关。LDLR在CSFV感染中的确切作用仍需进一步阐明。

值得注意的是，病毒在复制过程中对宿主胆固醇代谢的依赖性存在显著差异，这可能部分归因于其复制周期持续时间的不同以及对不同来源胆固醇利用的根本区别。RNA病毒（如RSV和HCV）通常复制周期短，因此倾向于利用LDLR介导的外源性胆固醇摄取途径快速获取脂质资源。研究表明RSV促进外源性胆固醇在溶酶体中的摄取和积累，抑制自噬体降解，从而促进RSV融合蛋白的积累。类似地，HCV依赖LDLR介导的脂蛋白颗粒摄取来促进病毒传播。相比之下，MHV68等DNA病毒复制周期较长，需要持续稳定的胆固醇供应来支持大规模病毒工厂的构建和子代病毒粒子的组装。MHV68感染依赖于宿主新合成的胆固醇来支持病毒复制。值得注意的是，一些RNA病毒（如DENV）的感染依赖于胆固醇的亚细胞定位而非总细胞胆固醇水平。LDLR摄取的胆固醇分布在不同细胞区室，而重新合成的胆固醇富集在内质网，后者抑制了IFN的激活。因此，DENV的感染也与内源性胆固醇的合成有关。尽管如此，阐明这种双重性背后的精确机制仍然是未来研究的关键领域。

3 治疗潜力与挑战

LDLR家族在病毒感染中扮演关键角色，使其成为有前景的新型抗病毒治疗靶点。当前策略包括通过抗体阻断LDLR-病毒相互作用、基因调控LDLR表达或小分子抑制剂。LDLR抗体或LDLR敲除已被证明可抑制多种病毒的感染。通过敲低SREBP2转录抑制LDLR也能抑制如PRV等病毒的感染。小分子化合物如小檗胺通过降低质膜LDLR水平赋予JEV抗性，天然化合物鸦胆子素A通过溶酶体介导的LDLR降解阻断病毒吸附和内化，牛乳铁蛋白通过竞争性结合LDLR抑制病毒进入，展示了它们作为广谱病毒进入抑制剂的潜力。

然而，LDLR的治疗性靶向必须考虑病毒、细胞或组织特异性的结果。虽然PCSK9介导的LDLR降解抑制RSV和HCV感染，但PCSK9可能通过升高内源性胆固醇合成和促进病毒基因表达来增强DENV和MHV68的复制。这些不同的效应凸显了病毒依赖性调控的重要性。此外，细胞类型特异性反应增加了另一层复杂性，因为脂质和胆固醇代谢的调控是细胞类型依赖性的。LDLR表达升高与巨噬细胞中干扰素产生增强和抗病毒活性相关。LDLR在原代巨噬细胞中抑制MHV68的复制，但在小鼠胚胎成纤维细胞中缺乏抗病毒作用。重要的是，考虑到小鼠血浆胆固醇主要由高密度脂蛋白而非低密度脂蛋白运输，LDLR可能对小鼠模型中这些病毒的感染没有显著影响。这种双重性提出了一个挑战，即针对LDLR的治疗策略可能根据病毒和细胞或组织环境产生相反的效果（增强 vs. 抑制感染）。

鉴于这些复杂性，开发靶向LDLR的抗病毒药物面临相当大的挑战，特别是在实现细胞特异性递送和最小化对脂质代谢及免疫功能的脱靶效应方面。未来的努力应侧重于阐明组织特异性调控机制，并开发能够避免意外后果同时有效破坏病毒生命周期的精准策略。

4 结论与未来展望

LDLR家族在多种病毒感染中扮演关键角色，使其成为有前景的治疗靶点。作为病毒进入的受体，LDLR家族成员介导多种DNA和RNA病毒的进入。此外，LDLR家族成员还通过参与脂质代谢在病毒感染中发挥关键作用。脂质代谢稳态的扰乱会影响病毒感染过程。一方面，脂质在病毒基因组复制和病毒粒子组装中起重要作用。另一方面，病毒可以利用宿主的脂质机制来支持其生命周期并削弱宿主的免疫反应。LDLR家族介导的脂质摄取导致胆固醇分布在不同细胞区室，而重新合成的胆固醇导致脂质在内质网富集。随着胆固醇在内质网的富集，病毒感染过程中内质网中STING的激活受到抑制。

鉴于LDLR家族成员在多种病毒进入和复制机制中的保守性作用，它们构成了病毒-宿主相互作用的关键节点，表征LDLR的功能应成为应对新发病毒病原体初始反应的关键组成部分。由人类免疫缺陷病毒（HIV）-1获得的免疫缺陷综合征仍然是全球公共卫生的主要挑战。胆固醇对HIV的复制至关重要，因为病毒通过脂筏进入和离开靶细胞。最近研究表明，HIV阳性个体循环PCSK9水平升高，抑制PCSK9已被证明可预防HIV感染。与HIV阴性对照和未患脂肪代谢障碍的阳性患者相比，HIV阳性脂肪代谢障碍患者肝脏和血液单核细胞中的LDLR水平下调。然而，LDLR在HIV感染中的确切作用和机制仍需进一步研究。

LDLR在病毒感染中的双向调控效应在学术界引发了广泛讨论和争议。从机制角度看，这种差异主要源于不同病毒对胆固醇代谢途径的差异化利用策略，但现有研究仍面临几个关键挑战。首先，实验模型存在局限性。目前绝大多数机制研究依赖于转化细胞系，但这些细胞的LDLR表达水平和调控机制与原代细胞存在显著差异。动物模型也存在物种特异性问题。小鼠LDLR与人类LDLR在功能上并非完全同源。此外，代谢网络的复杂性对研究构成了重大挑战。当LDLR抑制内源性胆固醇合成时，细胞可能通过上调其他受体（如SR-BI）进行补偿，从而掩盖了LDLR的真实功能。

随着冷冻电镜、代谢组学和基因编辑等技术的进步，我们有望在分子水平上阐明LDLR与不同病毒蛋白相互作用的细节。同时，将多维组学数据与人工智能整合可能有助于我们发现新的调控节点。LDLR在病毒感染中的双向调控现象生动地诠释了宿主-病原体相互作用的复杂性，也为我们理解细胞代谢与免疫防御的协同进化提供了独特视角。