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最新计算分析:树鼩、雪貂或是新冠病毒潜在中间宿主?

上观新闻 04-06

4 月 6 日,大连理工大学生物工程学院副教授杨永亮等人在预印本平台 bioRxiv 在线发表论文(未经同行审议),指出树鼩和雪貂可能是新冠病毒传播的两种中间宿主。

杨永亮等人采用了分子动力学模拟和自由能计算方法,研究了蝙蝠冠状病毒与 47 个代表动物的 ACE2 蛋白结合情况。结果显示,中国树鼩和雪貂获得了最好的两种结合自由能,RaTG13-CoV-RBD 与树鼩和雪貂的结合力远强于穿山甲。

" 这表明,如果 SARS-CoV-2 是蝙蝠冠状病毒突变或重组的自然选择,穿山甲可能不是中间宿主 "。论文写到。

计算角度分析

杨永亮等人认为,病毒受体与宿主受体结合的计算分析可能有助于快速确定可能潜在的中间宿主。

他们首先从计算的角度研究了新冠病毒、SARS 病毒、蝙蝠冠状病毒(RaTG13-CoV)和 Bat-CoV 这四种冠状病毒与人 ACE2 的结合。在分子动力学(MD)优化模板结构的基础上,通过同源性建模首次建立了 RaTG13-CoV 和 Bat-CoV 的 RBD 结构。随后,研究人员通过蛋白质对接和 20ns-MD 模拟,预测了 RaTG13-CoV 和 Bat-CoV 与人 ACE2 的复合结构。

论文用 MM/PBSA 法计算了四种复杂结构的结合自由能,结果表明,与其他三种冠状病毒(SARS-CoV:-785.71 kcal/mol;RaTG13-CoV:-682.61 kcal/mol;Bat-CoV:-284.76 kcal/mol)相比,新冠病毒获得了最佳结合能(-904.76 kcal/mol)。

论文指出,与新冠病毒或 SARS 病毒相比,两种蝙蝠源冠状病毒不能有效地与人 ACE2 结合。这意味蝙蝠源冠状病毒在有效传播给人类之前,可能需要利用中间宿主作为适应或重组的宿主。

树鼩和雪貂的结合力远强于穿山甲

在前述假设成立的情况下,杨永亮等人从 Pfam 数据库和 NCBI 数据库中收集了 47 个代表动物的 ACE2 序列。作者将所有动物的 ACE2 结构首先通过同源性建模和 MD 优化构建,选择蝙蝠源性冠状病毒 RaTG13-CoV 的 RBD 结构作为探针来检测 ACE2 受体的结合。

结果显示,与其他物种相比,中国树鼩和雪貂获得了最好的两种结合自由能,数据分别为 -678.22 kcal/mol 和 -665.86 kcal/mol。此外,研究还发现,RaTG13-CoV-RBD 与树鼩和雪貂的结合力远强于穿山甲(-506.49 kcal/mol)。

同时论文也指出,本研究的主要局限性在于缺乏更多动物种类的 ACE2 蛋白的额外数据集。此外,论文多次强调,该分析基于蝙蝠源冠状病毒使用 ACE2 作为中间动物感染的细胞进入受体的假设,因此论文关注 CoV-RBDs 与 ACE2 受体的相互作用。

中间宿主仍然未知

" 总之,我们不排除冠状病毒从蝙蝠或其他自然宿主直接传播给人类的可能性,这值得进一步研究。对人类和可疑动物(包括树鼩和雪貂)肺炎的持续监测,对于了解和控制新冠病毒引起的人畜共患病传播事件至关重要。" 论文写到。

自从新冠肺炎疫情发生以来,对于中间宿主的寻找和研究从未停止,多种动物都曾被列为可能的潜在中间宿主。

1 月 22 日,北京大学团队发现新型冠状病毒与蛇具有相似的密码子使用偏倚,推断蛇可能是潜在中间宿主。

2 月 3 日,中科院武汉病毒所石正丽团队在 Nature 发表的论文显示,中华菊头蝠最有可能是新冠病毒的自然宿主。

2 月 6 日,华南农业大学团队研究表明,穿山甲为新型冠状病毒潜在中间宿主。2 月 20 日,香港大学公共卫生学院教授管轶在穿山甲样本中发现了冠状病毒,再次表明穿山甲应被视为新型冠状病毒的可能中间宿主。

2 月 26 日,湖北医药学院附属人民医院的刘龙联合广州暨南大学吴建国课题组在《医学病毒学杂志》上发表论文,表示龟类(西部锦龟、绿海龟、中华鳖)也可能是将新冠病毒传播给人类的潜在中间宿主。

从蝙蝠到穿山甲、树鼩、雪貂,新冠病毒的中间宿主仍然扑朔迷离,所有的推断仍需研究工作继续证实。

栏目主编:顾万全 本文作者:科学网 高雅丽 文字编辑:卢晓川 题图来源:视觉中国 图片编辑:邵竞

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