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科学家解析新型冠状病毒:传染力强,宿主可能是蝙蝠

科学家解析新型冠状病毒:传染力强,宿主可能是蝙蝠
2020-01-22 10:33:42 经济日报

原标题:科学家解析新型冠状病毒:传染力强,宿主可能是蝙蝠

眼下,新型冠状病毒疫情似乎呈现愈演愈烈之势。这一来势凶猛的神秘“杀手”究竟来自何方?传染力如何?

21日,中国科学院上海巴斯德研究所郝沛研究员、军事医学研究院国家应急防控药物工程技术研究中心钟武研究员和中科院分子植物卓越中心合成生物学重点实验室李轩研究员合作,在《中国科学:生命科学》(英文版)发表论文,首次揭示了新型冠状病毒进化来源,以及其传播依赖的可能蛋白。

研究推测,武汉新型冠状病毒的自然宿主有可能是——蝙蝠,研究成果预测了武汉冠状病毒有很强的对人感染能力 ,为科学防控,制定防控策略和开发检测/干预技术手段奠定了科学理论基础。

自然宿主或是蝙蝠

说起当年的“非典”,很多人至今心有余悸,那场疫情的罪魁祸首正是一种名为SARS的冠状病毒。

2020年1月10日,武汉新型冠状病毒的第一个基因组序列数据被公布,后来陆续有多个从患者身上分离的新型冠状病毒的基因组序列发布。

为了解武汉新型冠状病毒与已知明确感染人的两种冠状病毒(另一种为“中东呼吸综合征”MERS冠状病毒)的关系,研究者对三种冠状病毒进行了全基因组比对,发现平均分别有~70%和~40%的序列相似性。其中,不同冠状病毒与宿主细胞作用的关键spike基因(编码S-蛋白),有更大的差异性 。

科学家解析新型冠状病毒:传染力强,宿主可能是蝙蝠

进一步解析武汉新型冠状病毒的进化来源和可能的自然界宿主,研究者又利用武汉新型冠状病毒和收集到的大量冠状病毒数据进行了遗传进化分析。结果发现武汉新型冠状病毒属于Beta冠状病毒属(Betacoronavirus) 。该病毒是蛋白包裹的单链正链RNA病毒,寄生和感染高等动物(包括人)。在进化树的位置上,与SARS(导致2002年“非典”)病毒和类SARS(SARS-like)病毒的类群相邻,但并不属于SARS和类SARS病毒类群。

但有意思的是,它们进化上共同的外类群是一个寄生于果蝠的HKU9-1冠状病毒。“所以武汉冠状病毒和SARS/类SARS冠状病毒的共同祖先是和HKU9-1类似的病毒。”论文称。

论文指出,由于武汉冠状病毒的进化邻居和外类群都在各类蝙蝠中有发现,推测武汉冠状病毒的自然宿主也可能是蝙蝠 。如同导致2002年“非典”的SARS冠状病毒一样,武汉冠状病毒在从蝙蝠到人的传染过程中很可能存在未知的中间宿主媒介 。

科学家解析新型冠状病毒:传染力强,宿主可能是蝙蝠

图为冠状病毒的可能传播途径

如何感染人?

在上述研究基础上,论文作者对武汉新型冠状病毒感染人的机制和通路又进行了分析。

他们发现,SARS病毒的S-蛋白和MERS病毒S-蛋白,分别通过与人的ACE2蛋白或DPP4蛋白互作结合来感染人的呼吸道上皮细胞。但接下来的研究,排除了武汉冠状病毒S-蛋白与DPP4相互作用感染人的可能。

科学家解析新型冠状病毒:传染力强,宿主可能是蝙蝠

后来,文章作者又对武汉冠状病毒S-蛋白和人ACE2蛋白进行了结构对接研究,获得了令人惊讶的结果:虽然武汉冠状病毒S-蛋白中与ACE2蛋白结合的5个关键氨基酸有4个发生了变化,但变化后的氨基酸,却整体性上非常完美的维持了SARS病毒S-蛋白与ACE2蛋白互作的原结构构象 。

科学家解析新型冠状病毒:传染力强,宿主可能是蝙蝠

这意味着什么?简单说,尽管武汉新型冠状病毒的新结构与ACE2蛋白相互作用能力,由于丢失的少数氢键有所下降(相比SARS病毒S-蛋白与ACE2的作用有下降),但仍然达到很强的结合自由能。这一结果说明武汉冠状病毒是通过S-蛋白与人ACE2互作的分子机制,来感染人的呼吸道上皮细胞。

这一研究成果预测了武汉冠状病毒有很强的对人感染能力 ,为科学防控,制定防控策略和开发检测/干预技术手段奠定了科学理论基础。

(责任编辑:李平书 CN080)
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