科學家解析新型冠狀病毒:傳染力強!宿主可能是蝙蝠

經點科學 發佈 2020-01-21T00:37:39+00:00

研究推測,武漢新型冠狀病毒的自然宿主有可能是——蝙蝠,研究成果預測了武漢冠狀病毒有很強的對人感染能力,為科學防控,制定防控策略和開發檢測/干預技術手段奠定了科學理論基礎。

眼下,新型冠狀病毒疫情似乎呈現愈演愈烈之勢。這一來勢兇猛的神秘「殺手」究竟來自何方?傳染力如何?

21日,中國科學院上海巴斯德研究所郝沛研究員、軍事醫學研究院國家應急防控藥物工程技術研究中心鍾武研究員和中科院分子植物卓越中心合成生物學重點實驗室李軒研究員合作,在《中國科學:生命科學》(英文版)發表論文,首次揭示了新型冠狀病毒進化來源,以及其傳播依賴的可能蛋白。

研究推測,武漢新型冠狀病毒的自然宿主有可能是——蝙蝠,研究成果預測了武漢冠狀病毒有很強的對人感染能力,為科學防控,制定防控策略和開發檢測/干預技術手段奠定了科學理論基礎。


自然宿主或是蝙蝠


說起2002年的「非典」,很多人至今心有餘悸,那場疫情的罪魁禍首正是一種名為SARS的冠狀病毒。

2020年1月10日,武漢新型冠狀病毒的第一個基因組序列數據被公布,後來陸續有多個從患者身上分離的新型冠狀病毒的基因組序列發布。

為了解武漢新型冠狀病毒與已知明確感染人的兩種冠狀病毒(另一種為「中東呼吸綜合徵」MERS冠狀病毒)的關係,研究者對三種冠狀病毒進行了全基因組比對,發現平均分別有~70%和~40%的序列相似性。其中,不同冠狀病毒與宿主細胞作用的關鍵spike基因(編碼S-蛋白),有更大的差異性



進一步解析武漢新型冠狀病毒的進化來源和可能的自然界宿主,研究者又利用武漢新型冠狀病毒和收集到的大量冠狀病毒數據進行了遺傳進化分析。結果發現武漢新型冠狀病毒屬於Beta冠狀病毒屬(Betacoronavirus)。該病毒是蛋白包裹的單鏈正鏈RNA病毒,寄生和感染高等動物(包括人)。在進化樹的位置上,與SARS(導致2002年「非典」)病毒和類SARS(SARS-like)病毒的類群相鄰,但並不屬於SARS和類SARS病毒類群。

但有意思的是,它們進化上共同的外類群是一個寄生於果蝠的HKU9-1冠狀病毒。「所以武漢冠狀病毒和SARS/類SARS冠狀病毒的共同祖先是和HKU9-1類似的病毒。」論文稱。

論文指出,由於武漢冠狀病毒的進化鄰居和外類群都在各類蝙蝠中有發現,推測武漢冠狀病毒的自然宿主也可能是蝙蝠。如同導致2002年「非典」的SARS冠狀病毒一樣,武漢冠狀病毒在從蝙蝠到人的傳染過程中很可能存在未知的中間宿主媒介


圖為冠狀病毒的可能傳播途徑


如何感染人?


在上述研究基礎上,論文作者對武漢新型冠狀病毒感染人的機制和通路又進行了分析。

他們發現,SARS病毒的 S-蛋白和MERS病毒S-蛋白,分別通過與人的ACE2蛋白或DPP4蛋白互作結合來感染人的呼吸道上皮細胞。但接下來的研究,排除了武漢冠狀病毒S-蛋白與DPP4相互作用感染人的可能。



後來,文章作者又對武漢冠狀病毒S-蛋白和人ACE2蛋白進行了結構對接研究,獲得了令人驚訝的結果:雖然武漢冠狀病毒S-蛋白中與ACE2蛋白結合的5個關鍵胺基酸有4個發生了變化,但變化後的胺基酸,卻整體性上非常完美的維持了SARS病毒S-蛋白與ACE2蛋白互作的原結構構象



這意味著什麼?簡單說,儘管武漢新型冠狀病毒的新結構與ACE2蛋白相互作用能力,由於丟失的少數氫鍵有所下降(相比SARS病毒S-蛋白與ACE2的作用有下降),但仍然達到很強的結合自由能。這一結果說明武漢冠狀病毒是通過S-蛋白與人ACE2互作的分子機制,來感染人的呼吸道上皮細胞

這一研究成果預測了武漢冠狀病毒有很強的對人感染能力,為科學防控,制定防控策略和開發檢測/干預技術手段奠定了科學理論基礎。


經濟日報經點科學工作室

記者:沈慧

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