乌得勒支大学的研究人员发现了一种复杂的机制，通过这种机制，冠状病毒spike蛋白可以被激活，进入细胞。

发表在《自然》上的这项研究使用强大的显微镜和计算机模拟，揭示了一个微小的糖分子如何与人类冠状病毒spike刺突结合，并触发入侵宿主细胞所需的成分暴露。这些发现从根本上揭示了冠状病毒逃避免疫系统并引发感染的复杂机制。

冠状病毒spike刺突在病毒附着和进入细胞中起着至关重要的作用。深入了解这些蛋白质很重要，因为它们是物种间传播的关键因素，也是中和抗体的主要靶点。为了破坏宿主细胞并传递病毒基因组，spike刺突蛋白必须从封闭状态切换到开放状态。这暴露了一个受体结合域，然后它锁定在进入所需的蛋白质受体上。

对于最臭名昭著的冠状病毒，即导致SARS、中东呼吸综合征和COVID19的病毒，spike可以在这两种状态之间自由交替。然而，来自其他人类和动物冠状病毒的刺突蛋白仅在封闭状态下可见。这让研究人员产生了一种想法，即大多数冠状病毒刺突蛋白可能不仅仅是在状态之间随机切换，而是可能有特定的生物线索触发它们打开。

为了研究这个长期存在的难题，资深作者Raoul de Groot和Daniel Hurdiss(乌得勒支大学兽医学院病毒学部门)开始研究人类冠状病毒HKU1的刺突蛋白，与大多数刺突一样，它只在封闭状态下被可视化。据估计，四种常见的感冒冠状病毒(HKU1、OC43、NL63和229E)每年导致15%至30%的呼吸道感染。先前的实验室研究表明，HKU1刺突蛋白严重依赖于与特定糖分子的结合，但其原因尚不清楚。

在本研究中，作者发现糖结合诱导刺突蛋白的打开和受体结合域的暴露，这是后续进入步骤所必需的。因此，乌得勒支的研究人员发现了一种迄今为止科学界未知的生物分子机制。

Hurdiss说：“这是一个微调的糖开关，从病毒的角度来看，这是一种巧妙的方法，可以隐藏你的致命弱点，即受体结合域，直到最合适的时机出现。我们的研究结果描绘了一幅更详细的冠状病毒附着图，双受体的使用有可能成为免疫逃逸的一种手段。”

文章一作Matti Pronker就像从单个帧拼接电影一样，模拟了spike的每个构象，并推断出糖结合引起的一系列逐步发生的事件。它们与乌得勒支大学兽医学院的Robert Creutznacher和Biognos AB公司的计算化学家Martin Frank合作，从原子的角度解释一个微小的糖分子是如何在这个相对巨大的大分子复合物中引起一连串构象变化的。

Pronker说：“这就像蝴蝶效应，观察由糖结合引起的小而局部的构象变化如何引发更大的结构域运动，并最终打开spike，这很有趣。”

“对冠状病毒与糖相互作用的多年研究在这项工作中达到了顶峰。这在很大程度上是一项多学科合作，得益于Geert-Jan Boons和Martin Frank的独特专业知识，以及Lang Yifei, Zeshi Li和Ruben Hulswit为本研究奠定了基础。我们的研究结果表明，冠状病毒可能依赖于多受体的使用，与基于糖或蛋白质的启动受体结合，作为激活刺突的生物线索，进行随后的附着和进入步骤。在病毒学小组，我们将继续研究冠状病毒如何与宿主细胞结合并进入宿主细胞。这些研究对于了解病毒与宿主的相互作用和人畜共患病传播以及制定有效的对策具有重要意义。”

文章标题

Sialoglycan binding triggers spike opening in a human coronavirus