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新發現:新冠病毒可能是多個已知冠狀病毒的重組體

Buymewise_新冠與SARS、蝙蝠SARS樣病毒、MERS之間的關系

截至2月14日,全國累積確診的新冠病毒感染者約6.4萬(其中死亡人數已超1400人)。2月7日,在一項發表於《細胞宿主與微生物》(Cell Host&Microbe)上的研究論文中,研究人員對3個SARS-CoV-2(此前我們常稱之為2019-nCoV,下文簡稱“新冠病毒”)的基因組及其編碼的蛋白質進行了分析,在將它們與人類SARS冠狀病毒(SARS-CoV,下文簡稱SARS)和蝙蝠SARS樣(SARS-like)冠狀病毒比對後,確定了彼此之間的差異和相似性。

該研究的作者是來自中國醫學科學院、北京協和醫學院的計算生物學家蔣太交及其同事。在接受美國科學雜誌《科學家》(The Scientist)採訪時,蔣太交表示,他和他的同事希望“對新冠病毒的功能和發病機理的分子機制有更多的了解”。

他們分析了新冠病毒的3個基因組。這些基因組于2019年12月30日和2020年1月1日從中國疾病預防控制中心病毒預防控制所獲得,並進行了測序;然後,測序結果被拿來與蝙蝠SARS樣冠狀病毒、SARS和人類中東呼吸綜合症冠狀病毒(MERS-CoV)進行了比對。

美國東卡羅萊納大學的生物學家雷切爾·羅珀(Rachel Roper)曾表示:“了解基因組和蛋白質的構成對我們了解病毒很有幫助。”羅珀所在的研究團隊於2003年首次對SARS進行了分析和測序,不過羅珀本人並未參與這項研究。她說道:“這方面研究讓我們了解到,蛋白質之間的差異可能是導致這種病毒在人類中具有如此強的毒力和傳播性的關鍵。”

截至1月20日,6個不同的實驗室已經發佈了14個新冠病毒基因組序列。研究人員可以通過國家生物技術信息中心的基因庫或GISAID(全球共享流感數據倡議組織)獲得這些信息。之前一些研究團隊已對病毒進化進行了初步的分析,但新的研究對這些基因組進行了更進一步的深入觀察。

3個新冠病毒基因組比對
而在蔣太交等人的這項研究中,他們發現,在3個新冠病毒基因組中(這些基因組合計約有29800個核苷酸),只有5個核苷酸有差異。他們還確定了14個可讀框(ORF),並預估它們會編碼27種蛋白質,其中包括4種結構蛋白和8種輔助蛋白。之前的冠狀病毒研究表明,輔助蛋白可能介入宿主對病毒的反應,這或許會對病毒的致病性產生影響,也可能成為病毒顆粒的一部分。

由於研究人員所確定的基因組之間的核苷酸差異只有5個,所以它們對幾種病毒之間的致病性和傳播性不太可能有任何大的影響。不過美國堪薩斯大學的生物學家安東尼•菲爾(Anthony Fehr)表示:“但實際上(產生影響)只需要一個變化,這些核苷酸的差異是否會對病毒有任何功能上的意義,將是未來值得關注的一個問題。”(菲爾專門研究冠狀病毒的複製和發病機制,並未參與這項研究。)

不同病毒蛋白之間的比對
之後,蔣及其同事對新冠病毒和SARS的氨基酸序列進行了比對分析,發現它們非常相似,但存在一些差異:例如,一種稱為8a的SARS輔助蛋白是新冠中所不存在的,其他輔助蛋白的長度也各不相同;例如,新冠病毒中的輔助蛋白8b比SARS中的8b長了37個氨基酸;而前者中的3b則比後者中的3b短了132個氨基酸。
菲爾對此進行了解釋:“所有冠狀病毒之間的結構蛋白都高度相似,而輔助蛋白通常是每個特定冠狀病毒所特有的。氨基酸序列顯示了新冠病毒與蝙蝠SARS樣冠狀病毒,以及與SARS冠狀病毒之間存在的聯繫。”

研究結果總結
蔣等人最終給出了幾個關鍵結論:

從全基因組來看,新冠病毒與蝙蝠SARS樣冠狀病毒關係最密切。而且,蝙蝠SARS樣冠狀病毒中很多蛋白與新冠病毒相似,但沒有在蝙蝠SARS樣冠狀病毒中找到與新冠病毒蛋白質極為相似的冠狀病毒。

從蛋白質(氨基酸序列)分析來看,新冠病毒與SARS非常相似,但也存在一些差異。相比蝙蝠SARS樣冠狀病毒和SARS,新冠病毒與MERS冠狀病毒的關係較遠。新冠可能是多個已知冠狀病毒的重組體

蔣表示:“我們對新冠病毒與其他冠狀病毒的基因組數據進行分析發現,儘管這種新型病毒與SARS病毒都來自從蝙蝠中分離出來的SARS樣病毒,它們的序列具有高度相似性,但屬於不同的進化分支。”

論文作者坦承,鑒于對新冠病毒的有限了解,目前還難以明確在新冠病毒與SARS及蝙蝠SARS樣冠狀病毒之間發現的380個差異氨基酸的功能。蔣太交認為,這個問題,以及弄清新冠病毒在人類宿主體內短暫生存史中如何發生突變並產生適應性,將是未來的研究重點。

羅珀說道:“我們都想知道這種病毒是從哪裏來的,從新測得的病毒序列以及我們已知的冠狀病毒序列中我們可以看到,新型冠狀病毒很可能是多個已知冠狀病毒的重組體。這一發現可以幫助研究人員了解冠狀病毒是如何進入人類宿主的。”

羅珀接着補充道:“新冠病毒是過去17年中第3個進入人類的冠狀病毒。這種情況可能還將會繼續出現,因此我們對它們了解得越多越好。這次,我們不知道究竟是不是新冠病毒的最後一站,它可能繼續傳給貓或狗,然後再回傳給人類。此前,我們能夠控制和阻止SARS,是因為它沒有再繼續感染其他動物。我們希望這種情況不會發生,但我們不應假定它在感染人類後就會停止活動。”

轉載:《商報》
連結:http://www.hkcd.com/content/2020-02/14/content_1178496.html
文章日期:2020年2月14日
轉載日期:2020年3月5日