柯萨奇病毒A10（CVA10）是一种引起手足口病的常见病原体。此外，CVA10还可能导致多种并发症。近年来，中国和世界许多国家报告了多起与CVA10感染相关的手足口病疫情。然而至今尚无针对CVA10的商业化疫苗或药物。目前关于CVA10病毒吸附、感染和体内致病性的分子基础的研究仍非常少。
近期，上海市重大传染病和生物安全研究院张超课题组在国际著名学术期刊 PLOS Pathogens在线发表了题为“VP2 residue N142 of coxsackievirus A10 is critical for the interaction with KREMEN1 receptor and neutralizing antibodies and the pathogenicity in mice”的论文。该研究首次发现CVA10的VP2残基N142不仅在病毒吸附和感染细胞中发挥重要作用，而且在小鼠体内病毒致病力方面也发挥着作用。此外，N142残基被证实是CVA10中和抗体表位中的关键残基。
细胞跨膜蛋白KREMEN1被报道是CVA10病毒的主要受体。本研究中，研究者首先通过筛选对可溶性受体KREMEN1蛋白的中和具有抗性的CVA10逃逸体(图1A)，发现多个衣壳变异位点，然后逐一引入到CVA10感染性克隆中，拯救突变病毒，通过验证对受体蛋白中和的逃逸能力，最终确认只有VP2残基N142是导致受体蛋白中和逃逸的真正残基。
根据之前报道的CVA10与KREMEN1复合体结构分析可知，VP2残基N142位于病毒表面凹陷（canyon）的南侧边缘(图1B)，高度暴露，和受体蛋白存在两个氢键作用(图1C)。当N142突变时，病毒和受体的氢键相互作用会丢失，导致病毒逃逸(图1C)。
病毒生长曲线实验表明N142残基当突变时能够显著减弱CVA10在细胞中的复制(图1D)。纯化的病毒样品的蔗糖梯度分析证明N142A突变不会影响CVA10病毒组装。电镜分析也证实了N142A突变病毒具有和野生型病毒相同的成熟病毒形态。然而，与野生型CVA10相比，相同质量浓度的N142A突变病毒的感染滴度更低。因此，使用相同质量浓度的病毒颗粒（相同颗粒数）来比较野生型和N142A突变病毒在细胞结合能力方面的差异。结果发现，N142A突变会损害病毒与细胞表面的结合(图1E)。与细胞吸附实验结果相一致的是，N142A突变可降低CVA10与KREMEN1受体蛋白的直接结合活性(图1F)。 综上表明，N142A突变可以通过损害受体结合来减少病毒复制和细胞表面吸附。
将相同感染剂量的野生型和N142A突变病毒去感染对CVA10易感的乳鼠,发现N142A突变可以显著降低CVA10对小鼠的致病力，表现为更低的死亡率和更轻的临床症状(图1G)。这可能是由于N142A突变可减少被感染小鼠四肢肌肉和脊髓中的病毒载量和病理损伤水平(图1H-J)。
此外发现N142A突变导致CVA10对抗病毒血清和中和性单抗2A11的结合活性明显降低或丧失，暗示病毒残基N142是CVA10中和性抗体识别表位的关键部分。中和实验显示N142A突变赋予对CVA10抗血清中和作用3.2倍的抗性(图1K)。对野生型CVA10具有强中和活性的单抗2A11丧失了对N142A突变病毒的中和能力(图1L)。这些结果表明，N142A突变可赋予对CVA10抗病毒血清和中和性单抗的中和抗性。
综上，该研究首次揭示了CVA10 VP2残基N142在与受体KREMEN1和中和抗体相互作用以及在小鼠体内致病力中的重要作用，促进了对CVA10感染和免疫分子机制的理解,还为理性开发针对CVA10感染的抗体药物和疫苗提供了重要信息。
中国科学院大学硕士研究生李雪为本文第一作者。上海市重大传染病和生物安全研究院PI张超青年研究员为本文通讯作者。中国科学院上海免疫与感染研究所的郝沛研究员和公共技术平台人员田原等人给与了大力协助。该研究得到了上海市科技重大专项和上海市启明星项目的资金支持。
全文链接： https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1011662
