学术讲座｜严欢教授 从“找受体”到“造受体”—病毒功能性受体的鉴定与设计

2025年04月07日

2025年4月2日，昌平实验室领衔科学家曹云龙主持召开学术讲座，本次讲座邀请到武汉大学生命科学学院严欢教授进行了题为“从‘找受体’到‘造受体’—病毒功能性受体的鉴定与设计”的学术报告，分享了多种冠状病毒的共同受体ACE2的鉴定过程以及入侵机制的研究，及病毒受体研究对“冠状病毒定制化受体”人工设计的启发和其成功应用的案例。

 

曹云龙研究员主持

严欢教授现任武汉大学生命科学学院病毒学国家重点实验室研究员，博士生导师，国家优青。严欢教授实验室主要从事病毒受体与入侵机制相关研究，致力于寻找、鉴定与设计病毒受体, 揭示病毒感染、传播与致病的分子机制，建立新型感染模型并开发病毒入侵抑制剂。

 

严欢教授分享报告

讲座背景：

近25年以来，人类社会已经发生了三次冠状病毒相关的重大疫情： 2002年非典（SARS）、2012年中东呼吸综合征（MERS）和2019年新冠肺炎（COVID-19）。然而，这三次疫情相关新冠病毒仅是冠状病毒家族的一小部分，人类对自然界中众多具有潜在人和动物共患风险的冠状病毒仍知之甚少。冠状病毒通过识别宿主细胞表面受体实现感染，因此受体类型直接决定了病毒的宿主范围、组织偏好及传播能力。鉴定冠状病毒受体并建立相关感染模型，对揭示病毒感染机制、评估致病性与宿主免疫反应，以及开发疫苗和药物都具有关键作用。

讲座内容：

病毒受体是病毒入侵的关键，在病毒学研究中有重要的地位。具体体现在：对于建立感染模型，受体至关重要；受体是病毒入侵机制核心关键部分；在疫情研究中，病毒受体对病毒宿主范围和病毒跨物种传播机制有意义重大；理解病毒对受体的选择与适应性机制也很关键。然而，目前为止，大多数重要病毒的受体仍不明确，并且也缺乏高效感染模型去研究病毒受体，这成了病毒学相关研究的重大瓶颈。

基于病毒受体在病毒学研究中的重大意义，严欢教授提出三种“找受体”的研究手段：“筛”“钓”和“猜”， 分别介绍了利用三种手段科学界已经成果鉴定了一些病毒的重要受体，并详细介绍了用“钓”的方法在2012年成功鉴定乙肝特异性受体NCTP分子的研究过程。

接下来，严教授介绍了课题组近5年来针对不同种属的新冠病毒受体的鉴定研究：1）SARS簇冠状病毒方向：系统分析了该亚属病毒的刺突蛋白与多物种ACE2受体相互作用的机制，揭示了该亚属病毒在适应ACE2过程中3条不同的进化路径；2）MERS簇冠状病毒方向： 相继鉴定出MOW15-22、 HKU5、HKU25和NeoCoV等蝙蝠MERS簇冠状病毒的受体ACE2，揭示了3种全新的（第三、第和第五种）ACE2受体识别模式，说明该亚属病毒结合ACE2受体的至少经历了三次独立起源。通过对SARS簇和MERS簇冠状病毒受体鉴定和分析研究，对理解冠状病毒的进化和传播具有重要的价值，例如：虽然高致病和致死率的MERS簇冠状病毒还没有“进化”出可以高效结合人ACE2受体的刺突蛋白，但科学界需要持续关注MERS簇冠状病毒的进化方向，提前预防MERS簇冠状病毒通过感染人类从而引起大流行。

现阶段，26种冠状病毒亚属中18种冠状病毒亚属的受体还完全未知。基于对现有冠状病毒的受体研究基础，如何研究这些受体不明的冠状病毒，严教授提出了从“找受体”到“造受体”的思路 和“定制化病毒受体”的概念。通过对影响受体功能的关键因素分析，发现ACE2“连接区长度”和“可诱导病毒入侵的特殊RBD表位”是决定受体有没有入侵功能的最重要的两个因素，基于上述理解，严教授提出了“冠状病毒定制化受体”的设计框架，分为“VBD”（特异性结合模块）和“ARS”（决定病毒入侵功能和稳定性模块）两个模块，并且制备出的“冠状病毒定制化受体”的入侵能力与天然受体ACE2基本一致，该定制受体已经成功应用于蝙蝠冠状病毒的分离和培养种，突破了蝙蝠冠状病毒入侵需要特定细胞系才能进行研究的限制。“定制化受体”或可以为抗病毒药物研发提供新的思路。

   

科研人员提问与交流

严欢教授此次讲座吸引了传染病及相关领域科学家、科研人员及学生参会。在讲座内容结束后，严教授与参会人员就新冠病毒受体研究对大流行病毒溯源研究的意义和基于蛋白序列数据的“人工受体”设计的可能性等方面展开了热烈讨论。

昌平实验室开展学术讲座系列活动，邀请知名学者专家开展专题讲座，努力打造特色化、专业化、品牌化学术交流活动，为打造世界一流生命科学创新高地提供良好学术平台。