近日，我院青年教师马文泰在国际病毒学权威期刊 Journal of Virology 发表题为 Receptor-binding geometry constrains viral antigenic evolution through fitness-evasion coupling 的研究论文。安徽师范大学为本论文第一完成单位，马文泰老师为第一作者，中国科学院北京基因组研究所（国家生物信息中心）李明锟研究员为第一通讯作者。
病毒在宿主中持续传播，始终承受双重选择压力：一方面必须维持和宿主受体的有效结合，保证感染与传播能力；另一方面需要改变表面抗原，躲避既往感染、疫苗诱导产生的中和抗体。这两股压力同时存在、相互制衡，但是不同病毒演化表现出巨大差异：甲型流感 H3N2 以缓慢连续的小幅突变持续抗原漂移；而 SARS-CoV-2 却多次出现短时间内多关键突变累积、谱系跃迁式的抗原跳跃，背后机制一直有待厘清。
为解析这一差异，研究团队融合结构生物学、深度突变扫描、群体基因组流行病学多维度数据，对比分析两类病毒受体结合区域的空间拓扑，定量解析结构特征如何调控免疫逃逸与病毒适应性之间的权衡关系。
研究揭示，受体结合界面的空间几何形态，决定了免疫逃逸和受体适应性之间的耦合强度：
1、SARS-CoV-2 刺突蛋白与 ACE2 的结合面是开放凸面，受体结合核心区域同时是中和抗体的主要识别靶点。该区域内突变一旦实现免疫逃逸，往往会破坏受体结合能力，带来显著的适应性代价。可供逃逸的位点空间有限，随着人群免疫积累、免疫印记形成，单点突变难以同时满足双重需求；病毒需要在宿主中长期演化，依靠多个突变协同重构结合界面，突破原有适应性地形限制，形成 Omicron 这类跳跃式进化事件。
2、甲型流感 H3N2 的 HA 蛋白依靠凹陷的结合口袋识别唾液酸小分子受体，受体结合区域被包裹在凹陷内部，抗体难以直接触及。这种结构实现了功能解耦：受体结合约束和免疫选择压力在空间上相互分离，逃逸突变对受体结合功能的扰动更小，因此 H3N2 可以持续发生一系列温和、连续的突变，稳步完成抗原漂移，不需要大范围重构受体结合界面。
基于上述对比，团队正式提出适应性 — 免疫逃逸耦合（fitness-evasion coupling）模型：病毒抗原进化不是单纯由免疫压力主导，而是由蛋白三维拓扑、受体结合功能约束、宿主免疫识别共同塑造。免疫压力决定 “哪些突变能逃”，而受体结合界面的几何结构决定 “病毒可以沿着哪些方向逃逸”。
该研究把病毒进化研究从“筛选有利突变”的层面，推进到结构约束决定进化可行路径的机制层面，为理解 RNA 病毒多样化的抗原演化规律提供统一理论框架，对变异预警、广谱疫苗设计、免疫干预策略评估均具有重要参考价值。
论文发表于国际病毒学期刊《Journal of Virology》，原文链接 https://journals.asm.org/doi/10.1128/jvi.01316-26
研究得到国家自然科学基金冠状病毒-宿主免疫互作的全景动态机制与干预策略重大研究计划（马文泰、李明锟）、国家重点研发计划、中国科学院战略重点研究计划等项目的资助。
