ヒトコロナウイルスHKU1スパイクタンパク質は、O-アセチル化されたシアル酸を付着受容体決定因子として使用し、ヘマグルチニンエステラーゼタンパク質を受容体脱臼酵素として使用します

非標識：ヒトコロナウイルス（HCOV）HKU1は、これまで識別された6つのHCOVの1つであり、正体不明の細胞受容体を持つ唯一のHKOVです。HCOV-HKU1は、グループAベタコロナウイルス（グループ2A）に固有のヘマグルチニンエステラーゼ（HE）タンパク質をコードします。hku1-heの機能はほとんど決定されていません。この研究では、HCOV-HKU1スパイクのS1ドメインの細胞パネルへの結合を調べ、S1がヒト横紋筋肉腫細胞株の細胞表面に特異的に結合できることを発見しました。Neuraminidase（Na）およびトリプシンによるRD細胞の前処理は結合を大幅に減少させ、結合が糖タンパク質上のシアル酸によって媒介されたことを示唆しています。ただし、他のグループ2A COV、たとえばHCOV-OC43とは異なり、9-O-アセチル化シアル酸（9-O-AC-SIA）は受容体測定因子として機能し、9-O-AC-AC-AC-AC-AC-AC-AC-AC-AC-AC-AC-AC-AC-AC-AC-AC-AC-AC-AC-AC-S1を結合しています。SIA含有糖タンパク質もラットおよびマウスの赤血球。それにもかかわらず、HKU1-HEはOC43-HEに類似しており、シリアル酸O-アセチルエステラーゼ活性も所有しており、HKU1-S1のRD細胞への結合を排除できる受容体破壊酵素（RDE）として作用しました。アセチルエステラーゼ不活性HKU1-HE変異体はこの能力を失いました。HCOV-HKU1感染の唯一のin vitro複製モデルである原発性ヒト繊毛気道上皮（HAE）細胞培養を使用して、HEによるHAE細胞の前処理は、酵素的に不活性な変異体がHCOV-HKU1感染をブロックしたことを確認しました。これらの結果は、HCOV-HKU1が宿主細胞の感染を開始するための細胞付着受容体の決定要因としてO-AC-SIAを利用すること、およびそのHEタンパク質が対応するシアラート-A-アセチルエステラーゼRDE活性を持っていることを示しています。 重要性：ヒトコロナウイルス（HCOV）は、重要なヒト呼吸病原体です。これまで識別された6つのHCOVのうち、HCOV-HKU1のみが定義された細胞受容体を持っていません。また、ヘマグルチニンエステラーゼ（HE）タンパク質がウイルス侵入に役割を果たすかどうかは不明です。この研究では、グループ2A COVの他のメンバーと同様に、糖タンパク質のシアル酸部分がHCOV-HKU1感染の重要な受容体決定因子であることがわかりました。興味深いことに、このウイルスは、他のグループ2A COVで採用されているものとは異なる種類のシアル酸を採用しているようです。さらに、HKU1-HEタンパク質はO-アセチルエステラーゼであり、HCOV-HKU1の受容体を破壊する酵素（RDE）として作用すると判断しました。これは、HCOV-HKU1が糖タンパク質上の特定のタイプのO-アセチル化シアル酸残基を使用して宿主細胞の感染を開始することを実証する最初の研究であり、HKU1-HEタンパク質がシアラートO-アセチルエステラーゼRDE活性を持っていることを実証します。

UNLABELLED: Human coronavirus (hCoV) HKU1 is one of six hCoVs identified to date and the only one with an unidentified cellular receptor. hCoV-HKU1 encodes a hemagglutinin-esterase (HE) protein that is unique to the group a betacoronaviruses (group 2a). The function of HKU1-HE remains largely undetermined. In this study, we examined binding of the S1 domain of hCoV-HKU1 spike to a panel of cells and found that the S1 could specifically bind on the cell surface of a human rhabdomyosarcoma cell line, RD. Pretreatment of RD cells with neuraminidase (NA) and trypsin greatly reduced the binding, suggesting that the binding was mediated by sialic acids on glycoproteins. However, unlike other group 2a CoVs, e.g., hCoV-OC43, for which 9-O-acetylated sialic acid (9-O-Ac-Sia) serves as a receptor determinant, HKU1-S1 bound with neither 9-O-Ac-Sia-containing glycoprotein(s) nor rat and mouse erythrocytes. Nonetheless, the HKU1-HE was similar to OC43-HE, also possessed sialate-O-acetylesterase activity, and acted as a receptor-destroying enzyme (RDE) capable of eliminating the binding of HKU1-S1 to RD cells, whereas the O-acetylesterase-inactive HKU1-HE mutant lost this capacity. Using primary human ciliated airway epithelial (HAE) cell cultures, the only in vitro replication model for hCoV-HKU1 infection, we confirmed that pretreatment of HAE cells with HE but not the enzymatically inactive mutant blocked hCoV-HKU1 infection. These results demonstrate that hCoV-HKU1 exploits O-Ac-Sia as a cellular attachment receptor determinant to initiate the infection of host cells and that its HE protein possesses the corresponding sialate-O-acetylesterase RDE activity. IMPORTANCE: Human coronaviruses (hCoV) are important human respiratory pathogens. Among the six hCoVs identified to date, only hCoV-HKU1 has no defined cellular receptor. It is also unclear whether hemagglutinin-esterase (HE) protein plays a role in viral entry. In this study, we found that, similarly to other members of the group 2a CoVs, sialic acid moieties on glycoproteins are critical receptor determinants for the hCoV-HKU1 infection. Interestingly, the virus seems to employ a type of sialic acid different from those employed by other group 2a CoVs. In addition, we determined that the HKU1-HE protein is an O-acetylesterase and acts as a receptor-destroying enzyme (RDE) for hCoV-HKU1. This is the first study to demonstrate that hCoV-HKU1 uses certain types of O-acetylated sialic acid residues on glycoproteins to initiate the infection of host cells and that the HKU1-HE protein possesses sialate-O-acetylesterase RDE activity.