Recognition of specific cell surface glycans, mediated by the VP8* domain of the spike protein VP4, is the essential first step in rotavirus (RV) infection. Due to lack of direct structural information of virus-ligand interactions, the molecular basis of ligand-controlled host ranges of the major human RVs (P[8] and P[4]) in P[II] genogroup remains unknown. Here, through characterization of a minor P[II] RV (P[19]) that can infect both animals (pigs) and humans, we made an important advance to fill this knowledge gap by solving the crystal structures of the P[19] VP8* in complex with its ligands. Our data showed that P[19] RVs use a novel binding site that differs from the known ones of other genotypes/genogroups. This binding site is capable of interacting with two types of glycans, the mucin core and type 1 histo-blood group antigens (HBGAs) with a common GlcNAc as the central binding saccharide. The binding site is apparently shared by other P[II] RVs and possibly two genotypes (P[10] and P[12]) in P[I] as shown by their highly conserved GlcNAc-interacting residues. These data provide strong evidence of evolutionary connections among these human and animal RVs, pointing to a common ancestor in P[I] with a possible animal host origin. While the binding properties to GlcNAc-containing saccharides are maintained, changes in binding to additional residues, such as those in the polymorphic type 1 HBGAs may occur in the course of RV evolution, explaining the complex P[II] genogroup that mainly causes diseases in humans but also in some animals.

识别由刺突蛋白 VP4 的 VP8* 结构域介导的特定细胞表面聚糖是轮状病毒 (RV) 感染必不可少的第一步。由于缺乏病毒-配体相互作用的直接结构信息，P[II] 基因组中主要人类 RV（P[8] 和 P[4]）的配体控制宿主范围的分子基础仍然未知。在这里，通过对可以感染动物（猪）和人类的次要 P[II] RV（P[19]）的表征，我们取得了重要进展，通过解决 P[19] 的晶体结构来填补这一知识空白VP8* 与其配体形成复合物。我们的数据显示 P[19] RVs 使用了一个新的结合位点，它不同于其他基因型/基因组的已知结合位点。这个结合位点能够与两种类型的聚糖相互作用，粘蛋白核心和 1 型组织血型抗原 (HBGA)，以常见的 GlcNAc 作为中心结合糖。结合位点显然由其他 P[II] RV 和 P[I] 中可能的两种基因型（P[10] 和 P[12]）共享，如其高度保守的 GlcNAc 相互作用残基所示。这些数据为这些人类和动物 RV 之间的进化联系提供了强有力的证据，表明 P[I] 中的一个共同祖先可能来自动物宿主。虽然保留了与含 GlcNAc 糖类的结合特性，但在 RV 进化过程中可能会发生与其他残基（例如多态性 1 型 HBGA 中的残基）结合的变化，这解释了主要导致疾病的复杂 P[II] 基因组人类，但也存在于某些动物中。结合位点显然由其他 P[II] RV 和 P[I] 中可能的两种基因型（P[10] 和 P[12]）共享，如其高度保守的 GlcNAc 相互作用残基所示。这些数据为这些人类和动物 RV 之间的进化联系提供了强有力的证据，表明 P[I] 中的一个共同祖先可能来自动物宿主。虽然保留了与含 GlcNAc 糖类的结合特性，但在 RV 进化过程中可能会发生与其他残基（例如多态性 1 型 HBGA 中的残基）结合的变化，这解释了主要导致疾病的复杂 P[II] 基因组人类，但也存在于某些动物中。结合位点显然由其他 P[II] RV 和 P[I] 中可能的两种基因型（P[10] 和 P[12]）共享，如其高度保守的 GlcNAc 相互作用残基所示。这些数据为这些人类和动物 RV 之间的进化联系提供了强有力的证据，表明 P[I] 中的一个共同祖先可能来自动物宿主。虽然保留了与含 GlcNAc 糖类的结合特性，但在 RV 进化过程中可能会发生与其他残基（例如多态性 1 型 HBGA 中的残基）结合的变化，这解释了主要导致疾病的复杂 P[II] 基因组人类，但也存在于某些动物中。这些数据为这些人类和动物 RV 之间的进化联系提供了强有力的证据，表明 P[I] 中的一个共同祖先可能来自动物宿主。虽然保留了与含 GlcNAc 糖类的结合特性，但在 RV 进化过程中可能会发生与其他残基（例如多态性 1 型 HBGA 中的残基）结合的变化，这解释了主要导致疾病的复杂 P[II] 基因组人类，但也存在于某些动物中。这些数据为这些人类和动物 RV 之间的进化联系提供了强有力的证据，表明 P[I] 中的一个共同祖先可能来自动物宿主。虽然保留了与含 GlcNAc 糖类的结合特性，但在 RV 进化过程中可能会发生与其他残基（例如多态性 1 型 HBGA 中的残基）结合的变化，这解释了主要导致疾病的复杂 P[II] 基因组人类，但也存在于某些动物中。