結構基礎揭示西部馬腦炎病毒的雙受體識別機制

病毒背景與公共衛生意義

西部馬腦炎病毒（WEEV）作為重組型甲病毒（alphavirus），其非結構蛋白源自東部馬腦炎病毒（EEEV）樣祖先，而結構蛋白來自辛德畢斯病毒（SINV）樣祖先。近期南美爆發的WEEV疫情已導致200余例感染和12例死亡，凸顯其公共衛生威脅。該病毒通過庫蚊（Culex tarsalis）傳播，可感染人類和馬匹等終末宿主，病死率達5%-15%。

病毒結構與受體研究進展

WEEV具有T=4二十面體結構，240個E2-E1異源二聚體構成表面突起。近年研究發現多種甲病毒受體：MXRA8（基質重塑相關蛋白8）介導基孔肯雅病毒（CHIKV）等關節痛性甲病毒入侵，LDLRAD3（低密度脂蛋白受體A結構域3）是委內瑞拉馬腦炎病毒（VEEV）特異性受體，而VLDLR/ApoER2可被塞姆利基森林病毒（SFV）、EEEV等利用。

PCDH10-EC1的獨特結合模式

冷凍電鏡結構顯示，PCDH10的EC1結構域（含7個β鏈形成的希臘鑰匙折疊）以180°翻轉嵌入E2-E1異源二聚體裂隙：

1. 膜遠端α1螺旋中酸性殘基E39/D40與E2的K222/K224/K177形成鹽橋
2. 疏水核心F98/V56/L103-L105與相鄰E2'的L149/V265相互作用
3. 關鍵殘基H94與E2的H21形成π-π堆積
   通過BLI驗證，EC1-R60A突變完全喪失結合能力（K_D＞5μM），而E96A突變增強親和力至19.3 nM。值得注意的是，禽類特異性殘基Q107R可增強結合，解釋WEEV B3譜系毒株Imperial 181對禽類PCDH10的選擇性。

VLDLR的多價結合創新模式

VLDLR通過連續LA重復（LA1-8）以全新雙位點模式結合WEEV^McM毒株：

1. N端LA（如LA1）結合裂隙區：K227（E1）與LA1鈣結合基序D53/D55/D57形成鹽橋
2. C端LA（如LA2）錨定E2 B結構域：K190（E2）與LA2的D94鹽橋是關鍵
3. 毒株特異性殘基K181（McM/California株特有）和F265（Fleming株特有）分別增強LA結合
   實驗證實V265F單突變可使WEEV^71V獲得VLDLR結合能力，揭示宿主適應的分子開關。

受體結合模式的進化意義

比較結構學分析發現：

1. PCDH10結合深度顯著大于禽類MXRA8，β片層AGFC完全埋入裂隙
2. VLDLR結合模式不同于SFV（結合E1-DIII）和EEEV（三結合位點）
3. 保守的LA鈣結合基序（W50/D53-D57）構成"病毒結合指紋"
   這種結合模式的多樣性反映了甲病毒在鳥類、哺乳類等不同宿主間的適應策略，為解釋近期WEEV疫情再發提供結構依據。

治療應用前景

研究揭示的PCDH10-EC1結合界面中，81%的病毒殘基為WEEV特有，提示可開發特異性抑制劑。而VLDLR結合界面的K227/K190等保守殘基，可能成為廣譜抗甲病毒藥物的靶點。這些發現為設計阻斷病毒入侵的干預策略奠定了重要基礎。