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科学家发文称新型冠状病毒自然宿主或是蝙蝠

上观新闻 01-22

武汉新型冠状病毒感染的肺炎病例仍在蔓延。昨天,中国科学家发表的一篇最新论文,首次揭示新型冠状病毒进化来源,以及其传播依赖的可能蛋白,为人们认识这种新型病毒提供了重要线索和科学依据。

1 月 21 日,中国科学院上海巴斯德研究所研究员郝沛、军事医学研究院国家应急防控药物工程技术研究中心研究员钟武和中国科学院分子植物卓越中心合成生物学重点实验室研究员李轩合作,带领研究团队在《中国科学:生命科学》英文版发表论文,分析阐述了引起近期武汉地区肺炎疫情爆发的新型冠状病毒的进化来源,及与导致 " 非典 " 疫情的 SARS 冠状病毒、" 中东呼吸综合征 "MERS 冠状病毒的遗传进化关系,并揭示了武汉新型冠状病毒 spike- 与人 ACE2 蛋白作用并介导传染人的分子作用通路。

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公布,后来,有多个从患者身上分离的新型冠状病毒的基因组序列陆续发布。这些新型冠状病毒基因组数据,为研究分析武汉新型冠状病毒的进化来源、致病病理机制提供了第一手资料。

今天,这篇新鲜出炉的科学论文提到,研究团队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的关系,通过对武汉新型冠状病毒基因组与 " 非典 "SARS 冠状病毒、" 中东呼吸综合征 "MERS 冠状病毒进行了全基因组比对,发现平均分别有约 70% 和约 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,有更大的差异性。

据论文作者之一、中国科学院上海巴斯德研究所研究员郝沛介绍,为了解析武汉新型冠状病毒的进化来源和可能的自然界宿主,研究者利用武汉新型冠状病毒和收集到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——蛋白包裹的单链正链 RNA 病毒,寄生和感染包括人在内的高等动物。

郝沛说,这种病毒在进化树的位置上,与导致 " 非典 " 的 SARS 病毒和类 SARS 病毒的类群相邻,但并不属于 SARS 和类 SARS 病毒类群。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。因此研究者认为,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。

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,研究者推测武汉冠状病毒的自然宿主也可能是蝙蝠。如同导致 " 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。

郝沛表示,由于武汉新型冠状病毒与 " 非典 "SARS 病毒和 " 中东呼吸综合征 "MERS 病毒有很大的遗传距离,所以研究团队对武汉新型冠状病毒感染人的机制和通路进行了分析。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 蛋白相互作用结合来感染人的呼吸道上皮细胞。

研究团队首先比较了武汉冠状病毒与 SARS 和 MERS 病毒 S- 蛋白的宿主受体相互作用区,发现在该区域中,武汉冠状病毒与 SARS 病毒比较相似,但与 MERS 病毒差异很大,所以排除了 S- 蛋白与 DPP4 相互作用感染人的可能。但是,武汉冠状病毒 S- 蛋白与人 ACE2 相互作用也存在很大困难——已经证明的 SARS 病毒 S- 蛋白,与 ACE2 相互作用的 5 个关键氨基酸,在武汉冠状病毒中有 4 个发生了改变。

在此基础上,研究团队利用分子结构模拟的计算方法,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,在整体性上 " 非常完美地 " 维持了 SARS 病毒 S- 蛋白与 ACE2 蛋白相互作用的原结构构象。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,但仍然达到很强的结合自由能。

研究团队认为,这一结果说明武汉冠状病毒是通过 S- 蛋白与人 ACE2 相互作用的分子机制,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。

据介绍,这一研究成果是在国家 " 重大新药创制 " 科技重大专项的支持下,由中国科学院上海巴斯德研究所、军事医学研究院国家应急防控药物工程技术研究中心和中科院分子植物卓越中心合成生物学重点实验室合作研究完成的。研究同时还获得了国家自然科学基金和中科院战略生物资源计划 " 生物资源衍生库 " 项目的支持。

栏目主编:秦红 本文作者:中国青年报 邱晨辉 文字编辑:卢晓川 题图来源:视觉中国 图片编辑:苏唯

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