冠狀病毒是一類含包膜的，能導(dǎo)致嚴(yán)重肺炎的重要呼吸道病毒，而小鼠肝炎病毒（mouse hepatitis virus, MHV）是最常用的模式冠狀病毒。MHV的受體為癌胚抗原相關(guān)細(xì)胞粘附分子1a（mCEACAM1a），其S蛋白跟mCEACAM1a結(jié)合后，發(fā)生構(gòu)象變化，介導(dǎo)膜融合，從而完成病毒的入侵。令人驚奇的是，有些特異株的MHV的S蛋白，例如MHV-A59，在沒有受體存在、pH 8.0的環(huán)境下也能發(fā)生構(gòu)象變化介導(dǎo)膜融合，但具體的機(jī)制和原因并不清楚。錢朝暉課題組首先證明了pH 8.0介導(dǎo)的S蛋白構(gòu)象變化跟受體介導(dǎo)的構(gòu)象變化非常類似，隨后對(duì)S蛋白胞外區(qū)的組氨酸進(jìn)行了系統(tǒng)點(diǎn)突變分析，發(fā)現(xiàn)H209是pH8.0誘導(dǎo)的、不依賴于受體結(jié)合的S蛋白構(gòu)象變化過程中不可或缺的氨基酸 （圖一）。攜帶H209A突變的MHV雖然能夠生長到野生病毒的滴度，但其起始生長速率要比野生病毒慢，形成的噬斑也相對(duì)較小，并且當(dāng)它們跟野生病毒混合在一起時(shí)，很容易被野生病毒競爭過，表明H209A病毒的適應(yīng)性（fitness）要比野生病毒差。進(jìn)一步的熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，含有H209A突變的S蛋白要比野生S蛋白更加穩(wěn)定，需要更長的時(shí)間和更高的溫度才能使其失去活性 （圖二），表明雖然H209A突變提高了S蛋白的穩(wěn)定性，但同時(shí)也可能抬高了S蛋白構(gòu)象變化的能量屏障（energy barrier），從而在一定程度上限制了S蛋白的構(gòu)象變化，最終導(dǎo)致突變病毒的fitness下降。該研究從分子水平上，解釋了為什么野生病毒在進(jìn)化過程中在S蛋白上保留了H209的原因，為進(jìn)一步研究冠狀病毒S蛋白構(gòu)象變化機(jī)制打下了良好基礎(chǔ)。

圖一 pH 8.0誘導(dǎo)的、不依賴于受體的S蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞融合  

圖二 熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果