冠状病毒(Coronavirus,CoV)是一类有包膜的单链RNA病毒,可引起多种哺乳动物及禽类呼吸系统、消化系统及中枢神经系统疾病。根据系统发生可以分为α、β、γ、δ四个属。病毒基因组主要编码四个结构蛋白:刺突蛋白(S)、胞膜蛋白(E)、膜蛋白(M)以及核蛋白(N),其入侵主要由S蛋白所介导。小鼠肝炎病毒(mouse hepatitis virus,MHV)是一种最常用的模式冠状病毒,其受体为小鼠癌胚抗原相关细胞粘附分子1a(mCEACAM1a)。MHV通过S蛋白的N端结构域(NTD)结合受体后发生一系列构象变化S1亚基脱落,随后S2亚基诱导病毒膜和细胞膜融合,完成病毒进入宿主细胞的过程。然而,S蛋白与受体结合后,S蛋白如何启动构象改变并完成膜融合的过程目前尚不明确。本文以MHVA59株作为研究对象,通过对S蛋白受体结合区(receptor binding domain,RBD)与mCEACAM1a结合界面的重要氨基酸的系统突变和分析,研究这些氨基酸在S蛋白构象变化过程中所起的作用。在本论文中,我们系统突变S蛋白受体结合区与受体mCEACAM1a接触的所有氨基酸,发现R20、122、N26、N172等氨基酸与受体之间的相互作用对S蛋白跟受体的结合非常重要;另外,S蛋白RBD中的Y15、L89、L160与受体中的141形成疏水作用也十分重要;此外,我们发现在S蛋白的G29对于受体结合介导以及高pH诱导的S蛋白的构象变化都至关重要。G29位于S蛋白跟受体结合界面的边缘,在一个结构保守的β-turn的中心。当突变G29为D和T破坏G29所在的转角时,S蛋白会发生不依赖于受体结合或pH诱导的构象变化;但当将G29突变为P时,虽然保留了转角,但限制了转角的可变性,受体结合介导和高pH诱导的S构象变化都被严重抑制。这表明G29所在的结构保守的转角及其可变性在冠状病毒S蛋白启动构象变化中起着关键作用。最后,在G29P的基础上,再结合CTD结构域上Y320A突变体,我们发现在S蛋白构象变化过程中NTD和CTD之间的信息交流可能非常少,这说明S1亚基脱落可能可以分别自NTD或CTD起始。