埃博拉病毒糖蛋白從三聚體結(jié)構(gòu)到膜融合的調(diào)控機(jī)制

埃博拉病毒（Ebolavirus）的糖蛋白（Glycoprotein, GP）是其病毒感染過程中的關(guān)鍵分子，這種I型包膜糖蛋白不僅介導(dǎo)病毒入侵宿主細(xì)胞，還通過復(fù)雜的糖基化修飾形成"糖盾"幫助病毒逃避宿主免疫監(jiān)視。

完整的GP三聚體呈現(xiàn)獨(dú)特的碗狀圣杯形態(tài)，三個(gè)GP1亞基構(gòu)成碗的主體，而三個(gè)GP2亞基環(huán)繞基部形成搖籃狀結(jié)構(gòu)。這種精密的構(gòu)象確保了GP在入侵前處于穩(wěn)定的預(yù)融合狀態(tài)。

質(zhì)譜分析顯示，大多數(shù)N-糖基化位點(diǎn)呈現(xiàn)復(fù)雜型糖鏈結(jié)構(gòu)，而保守位點(diǎn)N257和N563則富集未加工的糖鏈，這些糖鏈可能通過與DC-SIGN/L-SIGN受體結(jié)合促進(jìn)病毒附著。廣泛的糖基化使GP表面被厚厚的糖鏈包裹，有效遮蔽了中和抗體的識(shí)別表位，解釋了自然感染中極少產(chǎn)生有效中和抗體的現(xiàn)象。

另外結(jié)構(gòu)和突變研究表明，GP1基部亞結(jié)構(gòu)域的賴氨酸簇（Lys114、Lys115、Lys140）對病毒附著至關(guān)重要。決定不同病毒株受體親和力的關(guān)鍵差異位于四個(gè)氨基酸位點(diǎn)（79、141、142、148），其中：
- 第141位殘基影響最顯著，SUDV的Ala141比EBOV的Val141更利于結(jié)合
- 第148位殘基中，Pro148比Ala148更優(yōu)
- 這些差異決定了各病毒株的致病性和組織嗜性

（A）初始狀態(tài)下，處于亞穩(wěn)態(tài)的前融合態(tài)扎伊爾型埃博拉病毒糖蛋白（GP）可能通過其黏蛋白樣結(jié)構(gòu)域（灰色球體）或GP的其他位點(diǎn)，與細(xì)胞表面的凝集素或未明確鑒定的附著因子（綠色橢圓）結(jié)合。

（B）隨后病毒被內(nèi)吞并轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)吞體。凝集素是否持續(xù)結(jié)合GP取決于其本身特性。在內(nèi)吞體中，宿主組織蛋白酶對GP進(jìn)行切割，移除聚糖帽和黏蛋白樣結(jié)構(gòu)域，形成約19 kDa的GP1核心區(qū)，并通過二硫鍵與GP2相連。

（C）新暴露的表面可能增強(qiáng)從細(xì)胞表面轉(zhuǎn)運(yùn)而來的受體的結(jié)合力，或與內(nèi)吞體中的替代分子結(jié)合。該分子的結(jié)合或進(jìn)一步的組織蛋白酶切割可能觸發(fā)GP2融合亞基的構(gòu)象變化。

（D）GP2的結(jié)構(gòu)重排促使HR1形成單股44殘基螺旋，并使內(nèi)部融合環(huán)（IFL）插入宿主內(nèi)吞體膜。插入宿主膜后，IFL形成310螺旋，構(gòu)成伸展的前發(fā)夾中間態(tài)。

（E）基于流感病毒研究，可能需要多個(gè)GP2三聚體共同完成膜融合過程。

（F）HR2和膜近端外部區(qū)域（MPER）從病毒膜側(cè)向宿主膜及HR1擺動(dòng)。HR2向HR1的初始折疊使病毒與宿主細(xì)胞雙層膜扭曲并接觸，形成半融合莖。

（G）半融合莖擴(kuò)展為融合孔，當(dāng)三條HR2螺旋嵌入HR1三聚束時(shí)，形成低能量的融合后六螺旋束（6HB）。

理解GP與NPC1相互作用的分子細(xì)節(jié)不僅有助于解釋為何某些病毒株（如RESTV）對人類不致病，也為預(yù)測病毒跨物種傳播風(fēng)險(xiǎn)、開發(fā)廣譜抑制劑提供了理論基礎(chǔ)。未來研究需進(jìn)一步解析GP在不同pH環(huán)境下的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)變化，以及糖基化修飾如何精確調(diào)控其功能。