当代H3N2病毒受体结合域回复结合唾液酸化二-LacNAc重复序列的分子机制研究

本研究针对H3N2流感病毒演化过程中出现的受体结合特异性回退现象，通过结构生物学与糖组学技术揭示了Y159N/T160I和Y195F突变在恢复二-LacNAc结合能力中的关键作用。研究人员利用ELISA、糖芯片和组织染色等技术，发现190-螺旋区Y195F突变可补偿150-环区突变导致的结合缺陷，阐明了H3N2病毒通过130-环/190-螺旋表观遗传相互作用适应人类呼吸道低丰度糖链的分子机制，为疫苗株筛选提供了重要理论依据。

　　

流感病毒与人类呼吸道细胞的"钥匙与锁"博弈持续了半个多世纪。H3N2作为最具变异能力的亚型，其表面血凝素(HA)蛋白通过不断改变受体结合特性来逃避宿主免疫。近年来出现一个有趣现象：原本进化出对长链三-LacNAc结构特异性的病毒，突然"返祖"恢复了结合短链二-LacNAc的能力。这种逆转不仅挑战了病毒进化理论，更导致疫苗生产株在鸡胚中培养时出现血凝活性丧失的棘手问题。

荷兰乌得勒支大学(Utrecht University)的研究团队在《Cell Reports》发表重要成果，通过多学科交叉方法揭示了这一反常现象背后的分子机制。研究人员发现，当代流行株中Y159N/T160I双突变本应削弱受体结合，却被190-螺旋区Y195F意外拯救。这种130-环与190-螺旋间的远程协作，展现了流感病毒在受体结合域(RBD)进化中精妙的表观遗传(epistasis)调控网络。

研究采用五大关键技术：1) 构建系列HA突变体的真核表达系统；2) 设计对称/不对称N-聚糖(sialylated di/tri-LacNAc)的ELISA结合实验；3) 人源化MDCK细胞(hCK-B3GNT2)流式分析；4) 雪貂肺和人类气管组织切片染色；5) 毫秒级全原子分子动力学(MD)模拟。所有实验均使用临床分离株A/Switzerland/9715293/2013(3C.3a)和A/Singapore/INFIMH-16-0019/2016(3C.2a1)作为模型。

Y159和T160突变主导糖结合特异性演化
通过设计五种末端带α2,6-唾液酸的不同N-聚糖(A-E)，研究发现3C.3a毒株野生型偏好对称三-LacNAc结构(E)，而引入S159Y突变后对不对称三-LacNAc(D)的结合显著增强。K160T突变因新增糖基化位点导致结合能力骤降，但S159Y/K160T双突变又恢复对D/E的均衡结合。

当代毒株中N159/I160严重损害受体结合
分析2021-2022年流行株发现，Y159N/T160I双突变几乎完全丧失糖结合能力，仅保留对E的微弱结合。糖芯片数据显示这些毒株意外恢复了对二-LacNAc结构的识别，但组织染色表明其无法结合雪貂肺和人类气管，暗示天然组织中E型糖链分布稀少。

F195通过变构效应拯救结合缺陷
分子动力学模拟揭示Y195F突变的"救援"机制：在野生型中，Y195与H183形成氢键网络维持RBS构象；而F195突变迫使H183转向Y98，增强130-环刚性。当150-环发生N159/I160突变时，这种变构调节能维持sialic acid与S136/S137的关键氢键，使病毒适应不同长度LacNAc。

多位点协同塑造受体结合谱
构建七重突变体(Y159N/T160I/T131K/G186D/D190N/F193S/Y195F)证实，T131K和Y195F是恢复二-LacNAc结合的必要条件。值得注意的是，仅能结合对称E糖的毒株无法有效识别呼吸道组织，而偏好不对称D结构的毒株显示广泛组织结合，提示人类气道更富集α3支链延伸的糖链。

这项研究首次完整描绘了H3N2病毒受体结合特性"进化-退化-再进化"的动态历程。发现190-螺旋区保守位点Y195的突变可重构整个RBS的变构网络，使病毒在保持对人类低丰度糖链识别的同时，恢复鸡胚中的血凝活性。该机制为解释近年疫苗株选择困难提供了分子基础，未来设计疫苗时应监测130/150/190环区的协同突变，特别是Y195F等"补偿性突变"的出现。研究建立的不对称N-聚糖分析体系，也为呼吸道病毒受体研究开辟了新范式。