新冠病毒与SARS究竟是啥关系?不是兄弟 顶多算远方亲戚

http://www.webjx.com/  发布时间:2020-02-10 23:24:32  来源: 
通过构建系统进化树,可以发发现新型冠状病毒跟舟山蝙蝠体内的冠状病毒属于同一分支,但距离SARS病毒较远。 (本文由多位知乎生物学、医学专业答主撰写,腾讯科技整合并独家首发) 2月9日,中国工程院院士、华中农业大学教授陈焕春表示,新型冠状病毒使用与SARS冠状病毒相同的细胞进入受体,与蝙蝠中发现的SARS相关病毒拥有87.1%的相似形,与SARS病毒有79.5%的相似度。与一个云南的蝙蝠样本中发现的冠状病毒的相似度高达96%。分析发现,新型冠状病毒属于SARS冠状病毒。 同日,中国疾控中心病毒所所长许文波表示:不认为新型冠状病毒与SARS病毒是同一个病毒。 随后,陈焕春接受新华社记者采访时说,新型冠状病毒不是SARS冠状病毒,此前在湖北新冠肺炎疫情防控工作例行新闻发布会上的表述存在口误。 从全球迄今为止的研究结果来看,新型冠状病毒和SARS病毒顶多算是远方亲戚。 目前认为新型冠状病毒属于SARS病毒的根据有两个,一是基于两者都是利用ACE2受体进入宿主细胞,二是两者的基因序列有79.5%的相似度。但是这个判断方法都是值得商榷的。因为如果我们用这种方法给病毒们分类,可能会引起很多问题: 第一,如果两个病毒进入人体的受体是相同的,我们是否就应该把两者算一种病毒?并不能。因为多种病毒可能利用同一个受体进入人体细胞,比如轮状病毒、口蹄疫病毒和HIV-1都可以利用整合素(Interin)作为受体,而麻疹病毒、人疱疹病毒6型都可以利用CD-46作为受体,而这些病毒显然属于不同属的。 第二,如果两个病毒有相似的基因,我们是否就应该把两者算一种病毒?人和大猩猩都属于灵长类,有98%的基因相似性,但两者是不同动物。 79%的相似度,在冠状病毒层面也是差别巨大,在国际基因库中,还有两个冠状病毒与新型冠状病毒更加相似,两者分别是2015年和2017年在浙江舟山的蝙蝠体内分离到的,一个是Bat-SL-CoVZC45(同源性87.99%),另一个是Bat-SL-CoVZXC21(同源性87.23%)。 通过构建系统进化树,可以发发现新型冠状病毒跟舟山蝙蝠体内的冠状病毒属于同一分支,但距离SARS病毒较远。 新型冠状病毒的第一个基因组序列在1月10日公布了,下面蓝色扇形是α属冠状病毒,上面红色扇形是β属冠状病毒。我用红圈圈起来的是这次的2019-nCoV,而蓝圈则是SARS-CoV。如果两者是同一种病毒,那么这个图中还有很多蝙蝠体内的病毒也理应被列入SARS病毒。 实际上根据新型冠状病毒和SARS高达21%的基因组序列差别,科研人员估计两者在25到65年前有一个共同的祖先,可能是蝙蝠身上的冠状病毒HKU9-1。但分家几十年、各过各家日子的两个病毒,顶多算是亲戚,而不能算是兄弟。两者的模样已经有了很多变化,例如虽然两者都是通过表面的Spike蛋白连接ACE2受体进入宿主细胞,但是它们的Spike蛋白有了不少变化,比如SARS-CoV的Spike蛋白RBD区域有五个重要残基,而2019-nCoV只剩下了其中的一个。这也是两个病毒传染性存在差异的原因之一。 此外,还有一篇刚发表于重要的病毒学领域杂志JVI的论文——Yushun Wan, et al., Receptor recognition by novel coronavirus from Wuhan: An analysis based on decade-long structural studies of SARS. J Virol, 2020,也许可以提供一些思路借鉴。 论文基于新发表的新型冠状病毒序列,尤其是Spike蛋白(主要和ACE2结合介导病毒感染细胞的蛋白)的序列,特别是其中的RBD(receptor binding domain)结构域(Spike蛋白中主要和ACE2结合的结构域),尤其关注RBM(receptor binding motif)结构域(RBD结构域中最核心的结合区段),结合SARS病毒Spike蛋白和ACE2的结合模型,详细阐述了RBM区段中几个重要的氨基酸变化可能导致2019-nCoV与人ACE2结合更强,可能是其有更强转染性以及跨物种至人传人的原因之一。 A图显示SARS病毒的Spike蛋白RBD区域和ACE2受体的结合结构示意图。可以看出,RBD结构域主要包含了RBM和Core两个重要的组成部分,而RBM又是直接介导受体结合的区段。 B图显示可感染各种宿主的SARS病毒其RBM中关键的几个氨基酸位置极其在不同宿主之间的变化:对SARS病毒来说,其RBM与人ACE2的结合中,479位置的氨基酸如果是N/R,相比K更有利于和受体结合。但在2019-nCoV中,该位置突变成了Q(493)(为什么是493而不是同样的479,是序列同源性分析的结果,不同病毒的S蛋白虽然同源性高,但序列长度并不完全一致,因此起始点也不完全一致)。 C图和D图分别对比了SARS-CoV和2019-nCoV其RBD区域和人ACE2的结合面,并标注了其中的关键氨基酸位点。可以看出,虽然又总共五个关键结合位点,但实际引起了比较明显构象变化的就是SARS N479对应于nCoV Q493。其余部分虽然不完全一致,但大体上结构没什么变化。而关于这个位点由N突变至Q究竟意味着什么,论文表示:从SARS经验来看,该位点突变为N或者Q都非常有利于RBD和ACE2的结合,但并未说明Q是不是比N导致结合更强。 因此,同样是与ACE2受体结合,为什么新冠肺炎比SARS有更强的传染性?也许单纯从序列分析和ACE2受体的结合,似乎并不能很完美地解释新冠肺炎比SARS有更强的传染性。 此外,还有一些其他的角度可能会让我们觉得新冠病毒比SARS病毒传染性更强,有的可能并不是病毒本身的机制导致的,可以深入探讨以下,比如:新冠病毒看起来比SARS病毒症状和死亡率更轻一些,这导致了很多隐匿性感染,也就是带毒但不发病,这无疑加速了传染。 引用内容: 中国科学院大学微生物学博士“二手的科学家” https://www.zhihu.com/question/370181259/answer/1006479424 知乎医学话题的优秀回答者庄有猫 https://zhuanlan.zhihu.com/p/105969157
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