广谱抗体与H3流感血凝素蛋白互作的结构边界评估及其疫苗设计启示

这篇综述通过冷冻电镜(cryo-EM)和生物层干涉技术(BLI)揭示了三种广谱中和抗体(TJ5-1/TJ5-13/#1664)与H3N2流感病毒血凝素(HA)的精确互作机制，阐明了抗原漂移(antigenic drift)对保守表位的影响，为下一代通用疫苗(COBRA)设计提供了关键结构生物学依据。

　　

广谱抗体与H3流感血凝素的结构互作机制

引言

流感病毒持续威胁全球公共卫生，其高突变率导致传统疫苗效果受限。H3N2亚型因抗原漂移速度显著，成为研究焦点。血凝素(HA)作为主要中和靶点，包含高度保守的茎部(stem)和高度变异的头部(head)结构域。近年来，计算优化的广谱反应抗原(COBRA)设计策略通过迭代共识序列生成，展现出超越野生型抗原的交叉保护潜力。

广谱抗体对遗传漂变的差异敏感性

通过生物层干涉技术(BLI)评估三种抗体与18种H3 HA蛋白的结合特性：

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  茎部抗体TJ5-1：对1973-2020年毒株保持纳摩尔级亲和力，仅对最古老的A/Port Chalmers/1/1973株出现10 nM的轻微下降，显示表位高度保守。

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  头部抗体TJ5-13/#1664：对2005-2012年毒株表现最佳，但对2014年后毒株效力显著降低，尤其当HA158位点出现糖基化或159位点发生S→Y突变时。

冷冻电镜解析的TJ5-1:NG2复合物(3.24 ?)显示其以平面构象结合HA茎部，直接接触融合肽(HA2残基I3/K2)，通过疏水口袋(Y37/Y107/Y116)和氢键网络抑制HA0→HA1/HA2的蛋白酶切割，解释了其中和机制。

头部抗体的表位精细图谱

2.61 ?分辨率的TJ5-13:NG2和3.45 ?的#1664:NG2结构揭示二者均靶向受体结合位点(RBS)，但互作策略不同：

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  TJ5-13：重链主导结合，通过R73与HA145位天冬酰胺形成氢键，且150-loop的Y159被F96/Y91构成的疏水腔容纳。

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  #1664：轻链Y37与HA158位糖基化存在潜在氢键，重链R110与HA T135主链形成静电作用。

关键发现：158位糖基化通过空间位阻降低抗体结合，而159位点突变(S/Y/F)可改变结合动力学达100倍，成为抗原漂移热点。

抗原漂移的结构基础

对比COBRA HA TJ2/J4与历史毒株发现：

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  抗原位点A：145位N144糖基化可增强TJ5-13结合，而137位N突变可能产生空间冲突。

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  抗原位点B：190-螺旋的K189/I192/F193组合构成TJ5-13最佳结合界面，而近期毒株的S186G/F195Y突变可能通过增加刚性减弱结合。

讨论与展望

茎部抗体TJ5-1的表位保守性支持干细胞疫苗策略的持久性，但需警惕H1N1中已观察到的逃逸突变。头部抗体虽广谱却易受抗原漂移影响，提示COBRA疫苗需周期性更新以应对150-loop/190-helix的动态变化。研究为理性设计兼具广谱性和持久性的流感疫苗提供了原子水平蓝图。

（注：以上内容严格依据原文实验数据归纳，未添加非文献依据的推测或结论）