4株蝙蝠SARS相关冠状病毒按照S1序列可分为4个基因型。简单地说,与SARS病毒的刺突蛋白相比,SARS相关病毒RsWIV1的RBD与SARS病毒具有氨基酸高度同一性;RsWIV16是SARS病毒的近亲,在NTD和RBD均表现氨基酸高相似;Rs4231在NTD上与SARS病毒有着高度的氨基酸相似度;而RsSHC014在NTD和RBD区域与SARS病毒均有差异。
与之前的研究结果类似:所有四株具有相同基因组背景但不同刺突蛋白的蝙蝠SARS相关冠状病毒毒株,都可以利用人类ACE2进行相似水平的复制。
然而,它们在如何利用中华菊头蝠ACE2方面存在一些差异。所有测试病毒都能有效利用等位基因1、2、4、5进入。具有相同RBD的RsWIV1和RsWIV16则不能使用来自广东的等位基因6(样本ID 1434)。具有相同RBD的Rs4231和RsSHC014不能分别使用来自云南和广东的等位基因7(样本ID 3357)和等位基因8(样本ID 1438)。SARS病毒BJ01与WIV1和WIV16的RBD有很高的相似性,能够在假型感染实验中使用与Rs4231和RsSHC014相同的蝙蝠ACE2等位基因。
这些结果表明,病毒进入细胞都受到刺突RBD和中华菊头蝠 ACE2变异体的影响。
蝙蝠ACE2残基突变会影响其与SARS相关冠状病毒RBD的结合亲和力
为进一步了解SARS病毒和SARS相关冠状病毒对ACE2使用能力不同,研究者表达了冠状病毒BJ01、RsWIV1、RsWIV1、RsSHC014的RBD,和3个中华菊头蝠的ACE2,分别是等位基因6(样本1434),等位基因7(样本3357)和等位基因2(样本5720)。
随后,研究者测试它们之间的亲和力。阳性对照为SARS病毒BJ01的RBD 与人ACE2,阴性对照为SARS病毒RsWIV1的RBD 与人DPP4。实时分析表明,基于平衡解离常数KD,不同RBD与ACE2的结合亲和力不同。
与病毒感染实验结果一致,发现1434ACE2(等位基因6)与RsSHC014和BJ01结合,而与RsWIV1的RBD不结合;研究还发现3357ACE2(等位基因7)与RsWIV1结合,但不与RsSHC014和BJ01的RBD结合;5720ACE2(等位基因2)被发现能结合所有测试的RBD。所有被测试的RBD都与人类或蝙蝠ACE2具有很高的结合亲和力。然而,与两种蝙蝠SARS相关冠状病毒的RBD相比,它对中华菊头蝠ACE2的结合亲和力较低。
这些结果表明,刺突RBD与ACE2的结合亲和力影响病毒的感染能力。
SARS相关冠状病毒RBDs与中华菊头蝠ACE2s相互作用的结构模型
4个蝙蝠SARS相关冠状病毒的刺突蛋白大小相同,与SARS-CoV的氨基酸同源性超过90%,表明这些蛋白具有228个相似的结构。在本研究中,他们使用中华菊头蝠ACE2 3357(等位基因7)构建了蝙蝠SARS相关冠状病毒RsSHC014 RBD的结构复杂模型,并用中华菊头蝠ACE2 1434(等位基因6)构建了蝙蝠SARS相关冠状病毒RsWIV1 RBD的结构复杂模型。