细菌细胞外多糖如何介导诺如病毒在环境中持续存在的机制

人类诺如病毒可以利用与细菌表面组分如胞外多糖（EPS）的相互作用，在环境与食品基质中实现长期生存。然而，诺如病毒与细菌相互作用的分子基础仍知之甚少。本研究证实，GII.6型诺如病毒主要通过其衣壳蛋白P2亚结构域高变异性B环上的关键残基，即第297位缬氨酸，与假单胞菌的Psl胞外多糖发生特异性结合。这种相互作用具有基因型特异性，与GII.4基因型诺如病毒流行株相比，GII.6型诺如病毒与细菌Psl胞外多糖的结合能力显著更强。

上海海洋大学食品学院喻勇新/王永杰团队的研究首次揭示了细菌胞外多糖介导诺如病毒在环境中长期生存的机制，并重点探讨了衣壳蛋白B环的灵活性以及残基变异在塑造诺如病毒-宿主-环境相互作用中的作用。本研究从结构和动力学层面，为理解诺如病毒生态学提供了理论依据，并且为未来制定食品与水系统中诺如病毒污染防控策略提供了参考依据。

本研究发表于ASM期刊Applied and Environmental Microbiology。

人类诺如病毒是一种正义单链RNA病毒，其基因组长度约为7.5～7.7千碱基对，包含三个重要的开放阅读框（ORF）。其中，ORF1编码一个非结构多聚蛋白，该蛋白可裂解形成成熟蛋白，参与病毒复制过程。ORF2和ORF3均由亚基因组RNA翻译而来，分别编码主要结构蛋白VP1和次要衣壳蛋白VP2。诺如病毒衣壳由90个VP1二聚体组成，每个VP1单体包含一个保守的壳（S）结构域和一个可变的突出（P）结构域。P结构域可进一步分为P1和P2两个亚结构域。P2亚结构域构成了病毒颗粒最外层，也是最高可变区，其中包含组织血型抗原（HBGA）、胆汁酸和唾液酸等宿主配体的结合位点。

诺如病毒具有高度多样性，至少分为10个基因群和49个基因型。其中，GII.4型是引发全球大流行的主要基因型。而GII.6型通常与散发性感染相关。值得注意的是，GII.6感染不依赖于分泌状态，提示其宿主吸附因子不同于HBGAs。

体外实验显示，人类诺如病毒可以与特定细菌表面的胞外聚合物结合。我们前期从牡蛎消化组织中分离出一株堆肥假单胞菌（Pseudomonas composti）ODT-54，并发现该细菌表面的胞外多糖（EPS）Psl能与GII.6型诺如病毒结合，与GII.4型诺如病毒的结合亲和力较弱。Psl是由五糖重复单元组成的多糖，每个重复单元包括3个D-甘露糖、1个D-葡萄糖和1个L-鼠李糖残基，通过1,3-糖苷键连接。为阐明Psl胞外多糖与诺如病毒不同基因型结合亲和力的显著差异，我们对Psl多糖结构进行了进一步分析。

本研究揭示了GII.6型诺如病毒P结构域特异性识别细菌Psl多糖的分子机制。通过整合分子对接、分子动力学（MD）模拟、分子力学泊松-玻尔兹曼表面积（MM-PBSA）结合自由能计算、定点突变等方法，对关键氨基酸残基在Psl结合中的作用进行了系统评价。本研究表明，第297位缬氨酸（V297）是这种结合亲和力的重要决定因子。本研究从原子水平解释了GII.6型诺如病毒与细菌胞外多糖之间的相互作用，并发现这些相互作用可能是维持病毒在环境中长期生存和传播的驱动因素。

图1 GII.6型和GII.4型诺如病毒P结构域识别Psl的结构分析。

（A）GII.6型诺如病毒P结构域二聚体与Psl多糖形成的复合物全局结构。

（B）GII.6结合口袋的放大特写，图中显示了关键残基，包括B环中的残基，这些残基与Psl的羟基形成定向氢键。

（C）GII.6型诺如病毒P结构域与Psl复合物的二维相互作用网络，图中展示了结合界面的氢键、范德华相互作用和疏水相互作用。

（D）与Psl结合的GII.4型诺如病毒P结构域二聚体的全局结构卡通图，棍棒表示多糖。

（E） GII.4结合界面的放大特写，图中显示了参与Psl多糖识别的残基空间排布。

（F）GII.4型诺如病毒P结构域与Psl复合物的二维相互作用图，图中展示了氢键结合网络、范德华相互作用和疏水相互作用，这些作用共同维持复合物的稳定。