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本研究聚焦于HKU5冠状病毒如何利用ACE2受体进入宿主细胞，揭示了其独特的结合模式和进化机制，为应对潜在的人畜共患病爆发提供了重要依据（ACE2）
HKU5冠状病毒是一种能够感染蝙蝠和其他哺乳动物的病原体，其利用ACE2受体进入宿主细胞的能力引起了广泛关注。该研究由国内研究团队主导，通过结构生物学、假病毒实验和进化分析等手段，揭示了HKU5冠状病毒与ACE2受体相互作用的分子基础，以及其在进化过程中独立获得ACE2利用能力的机制。研究结果不仅为理解冠状病毒的进化提供了新的视角，还为开发针对HKU5的预防和治疗策略奠定了基础。论文发表在国际知名期刊《Cell》上，进一步巩固了我国在冠状病毒研究领域的领先地位。
在研究中，研究人员采用了冷冻电镜技术解析了HKU5-19s RBD与蝙蝠ACE2（P.abr ACE2）复合物的结构，揭示了其独特的结合模式；通过假病毒实验评估了HKU5对多种哺乳动物ACE2的利用能力；利用进化分析探讨了HKU5与其他冠状病毒的进化关系。
研究背景
冠状病毒是一类广泛存在于哺乳动物和鸟类中的病原体，其中一些病毒如SARS-CoV、MERS-CoV和SARS-CoV-2对人类健康构成了严重威胁。近年来，研究发现某些冠状病毒能够利用宿主细胞的ACE2受体进入细胞，引发感染。HKU5冠状病毒最初被认为主要通过DPP4受体进入宿主细胞，但最新研究发现，HKU5能够利用蝙蝠Pipistrellus abramus（P.abr）的ACE2受体以及其他非蝙蝠哺乳动物的ACE2受体进入宿主细胞。这一发现改变了人们对冠状病毒受体利用的传统认知，也为研究冠状病毒的进化和跨物种传播提供了新的方向。
研究方法
研究人员首先利用冷冻电镜技术解析了HKU5-19s受体结合域（RBD）与P.abr ACE2复合物的结构，分辨率达到3.1 ?。通过结构分析，研究人员发现HKU5 RBD与ACE2的结合模式与其他已知利用ACE2的冠状病毒截然不同。此外，研究人员还通过假病毒实验评估了HKU5对多种哺乳动物ACE2的利用能力，发现HKU5能够利用P.abr、牛（Bos taurus）、羊（Ovis aries）等多种哺乳动物的ACE2进入宿主细胞。为了进一步验证HKU5对人类ACE2（hACE2）的利用能力，研究人员通过计算机辅助设计筛选出可能促进hACE2利用的突变位点，并通过实验验证了这些突变对hACE2结合和细胞进入的影响。
研究结果
HKU5利用ACE2作为进入受体
研究人员发现，HKU5能够利用P.abr ACE2以及其他多种非蝙蝠哺乳动物的ACE2进入宿主细胞。通过假病毒实验，研究人员证实了HKU5-19s和HKU5-1的RBD能够与P.abr、牛（Bos taurus）、羊（Ovis aries）、牦牛（Bos mutus）、白尾鹿（Odocoileus virginianus texanus）等多种哺乳动物的ACE2结合，并介导病毒进入宿主细胞。
HKU5与ACE2的分子相互作用基础
研究人员通过冷冻电镜技术解析了HKU5-19s RBD与P.abr ACE2复合物的结构，揭示了HKU5 RBD与ACE2的结合模式。HKU5 RBD通过其受体结合基序（RBM）与ACE2的肽酶结构域相互作用，形成广泛的氢键、盐桥和形状互补。研究人员还发现，HKU5 RBD的RBM区域存在显著的序列多样性，这种多样性可能影响其与ACE2的结合亲和力和物种特异性。
ACE2物种特异性的分子决定因素
研究人员通过突变分析，确定了HKU5 RBD与ACE2相互作用的关键氨基酸残基。例如，HKU5-19s RBD中的Y464A、A517R、G519W等突变完全消除了与P.abr ACE2的结合。此外，研究人员还发现，通过改变hACE2中的关键氨基酸残基，可以显著增强HKU5 RBD与hACE2的结合能力。
HKU5的进化机制
研究人员通过进化分析发现，HKU5冠状病毒独立进化出了利用ACE2的能力。与其他利用ACE2的冠状病毒相比，HKU5的RBD与ACE2的结合模式存在显著差异，这表明ACE2利用能力在冠状病毒中可能多次独立进化。
针对HKU5的干预措施
研究人员评估了多种针对HKU5的干预措施，包括中和抗体和小分子抑制剂。他们发现，针对冠状病毒融合机制的广谱中和抗体（如S2P6和B6）能够有效抑制HKU5的传播。此外，TMPRSS2抑制剂（如卡莫司他）和RNA依赖性RNA聚合酶抑制剂（如瑞德西韦）也能有效阻断HKU5的感染。
研究结论与讨论
本研究揭示了HKU5冠状病毒利用ACE2受体的分子基础，并发现HKU5独立进化出了利用ACE2的能力。这一发现不仅改变了人们对冠状病毒受体利用的传统认知，还为开发针对HKU5的预防和治疗策略提供了重要依据。研究人员指出，HKU5的RBD与ACE2的结合模式存在显著多样性，这种多样性可能影响其跨物种传播能力。此外，研究人员还发现，通过改变hACE2中的关键氨基酸残基，可以显著增强HKU5 RBD与hACE2的结合能力，这为监测HKU5对人类的潜在威胁提供了重要参考。
总之，本研究不仅为理解冠状病毒的进化和跨物种传播提供了新的视角，还为开发针对HKU5的干预措施奠定了基础。随着对冠状病毒研究的不断深入，未来有望开发出更有效的预防和治疗策略，以应对潜在的人畜共患病爆发。
