新型冠状病毒的生物作用机理是什么?

新型冠状病毒的生物作用机理是什么?

冠状病毒是一大类病毒,在许多不同种类的动物(包括骆驼,牛,猫和蝙蝠)中都很常见。动物冠状病毒很少会感染人,然后在人与人之间传播,例如,MERS,SARS和现在的2019-nCoV。

病毒的来源和传播

2019-nCoV是一种类似于MERS和SAR的β冠状病毒,它们都起源于蝙蝠。来自美国患者的序列与中国最初发布的序列相似,表明这种病毒可能是最近从动物库中出现的。

早期,中国武汉市2019-nCov导致的许多呼吸道疾病暴发患者与大型海鲜和活畜市场有一定联系,表明动物之间的传播。后来,据报道越来越多的患者没有接触动物市场,这表明人与人之间的传播。中国官员报告说,中国社区中持续地进行人与人之间的传播。据报道,人与人之间的传播在中国境外,包括在美国和其他国家。此外,据报道该病毒无症状传播。了解有关新出现的冠状病毒传播的知识。

2020年1月21日,中国科学院上海巴斯德研究所郝沛研究员、军事医学研究院国家应急防控药物工程技术研究中心钟武研究员和中科院分子植物卓越中心合成生物学重点实验室李轩研究员合作,在SCIENCE CHINA Life Sciences(《中国科学:生命科学》英文版),在线发表了“武汉新型冠状病毒的进化来源和传染人的分子作用通路”的论文。

文章阐述了引起近期武汉地区肺炎疫情暴发的新型冠状病毒的进化来源,及与SARS冠状病毒、中东呼吸综合征MERS冠状病毒的遗传进化关系,并通过对武汉的新型冠状病毒spike-蛋白的结构模拟计算,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。

这篇文章得出了两点主要结论,其一,是新型冠状病毒与SARS具有最近的亲缘关系,其祖先宿主为蝙蝠;其二,是虽然缺乏关键的氨基酸,但新型冠状病毒仍然能够与人类的ACE2结合,实现和SARS类似的致病机理。

通过把武汉新型冠状病毒与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,他们发现平均分别有约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(编码S-蛋白),有更大的差异性。

为了对武汉新型冠状病毒感染人的机制和通路进行分析,他们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。

研究显示,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,却整体性上非常完美地维持了SARS病毒S-蛋白与ACE2蛋白互作的原结构构象。尽管武汉新型冠状病毒的新结构与ACE2蛋白互作能力,由于丢失的少数氢键有所下降(相比SARS病毒S-蛋白与ACE2的作用有下降),但仍然达到很强的结合自由能。这一结果说明武汉冠状病毒是通过S-蛋白与人ACE2互作的分子机制,来感染人的呼吸道上皮细胞。研究成果预测了武汉冠状病毒有很强的对人感染能力。

此外,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。Beta冠状病毒是蛋白包裹的单链正链RNA病毒,寄生和感染高等动物(包括人)。