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本文聚焦中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV），介绍了通过计算设计的单体及同源寡聚微型蛋白，其能高亲和力结合病毒刺突蛋白（S）受体结合域（RBD），阻断病毒与宿主受体二肽基肽酶 4（DPP4）结合，有效中和病毒并在小鼠模型中提供预防性保护，为应对潜在大流行提供新策略。
中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）是一种人畜共患病原体，病死率高达 36%，目前尚无获批疫苗或特异性治疗药物。本研究通过计算设计了单体及同源寡聚微型蛋白，旨在开发针对 MERS-CoV 的新型抑制剂。
设计靶向 MERS-CoV RBD 的微型蛋白
研究以 MERS-CoV 刺突蛋白（S）的受体结合域（RBD）为靶点，利用 Rosetta 等计算工具设计微型蛋白。通过对接螺旋束文库、筛选界面基序并进行序列优化，获得 cb3、cb4、cb6 等单体微型蛋白。其中，cb3 与 RBD 结合亲和力最强（KD=3.7 nM），其通过极性相互作用和形状互补性与 RBD 结合，埋藏界面表面积达 750 ?2，涉及 RBD 多个关键残基的盐桥和氢键作用。
多价微型蛋白增强中和效力
单体微型蛋白中仅 cb3 表现出中和活性，但通过引入同源三聚化结构域构建的多价微型蛋白（如 nTrimer1、nTrimer2 等）显著提升中和效力。三聚体形式使 cb3 能够同时结合 S 三聚体中的多个 RBD，通过亲和力效应增强结合稳定性，降低解离速率。例如，nTrimer1 对 MERS-CoV EMC/2012 的中和 IC??低至 40 pM，与阳性对照单克隆抗体 JC57-11 相当，且对多种病毒变体（如 Jordan/2012、United Kingdom/2012 等）均有效。
作用机制与结构解析
冷冻电镜（cryo-EM）显示，nTrimer1 与 S 三聚体结合时可同时结合 2-3 个 RBD，其结合模式与单体 cb3 一致，证实了多价结合的有效性。生物层干涉 ometry（BLI）实验表明，nTrimer1 通过竞争结合 RBD 阻断宿主受体 DPP4 的结合，抑制病毒与宿主细胞膜融合。细胞 - 细胞融合实验进一步验证，nTrimer1 可剂量依赖性抑制 MERS-CoV S 介导的膜融合，且对不同变体均有效。
体内预防性保护效果
在 C57BL/6J 小鼠模型中，鼻内注射 nTrimer1（6.25 mg/kg）可完全保护小鼠免受 MERS-CoV 攻击。预防性给药组小鼠体重无明显下降，肺组织病毒滴度较对照组降低约 3 个数量级，且无明显肺出血和病理损伤。免疫组化显示，治疗组小鼠肺组织中病毒核衣壳蛋白（N+）和凋亡标记物（cas3+）表达显著减少，表明 nTrimer1 能有效抑制病毒复制和细胞凋亡。
讨论与展望
本研究开发的 nTrimer1 等微型蛋白具有广谱中和活性、高稳定性及鼻内给药的便捷性，为 MERS-CoV 的预防和治疗提供了新方向。尽管研究未测试治疗性给药效果，但其在预防场景的有效性及对抗病毒变体的潜力，显示了其作为大流行前储备疗法的价值。未来需进一步评估其治疗窗及对更广泛病毒株的覆盖能力，以推动临床转化。
