中国团队发现蝙蝠新冠病毒,力证源于自然( 二 )

中国团队发现蝙蝠新冠病毒,力证源于自然
SARS-CoV-2和几种代表性蝙蝠来源冠状病毒序列比较 。一种新的蝙蝠来源冠状病毒 , 命名RmYN02论文中提到 , 2019年5月至10月,研究团队从云南勐腊县的227只蝙蝠中一共收集了302个样本 。 这些蝙蝠属于20个不同种类 , 大多数样本从马来菊头蝠Rhinolophus malayanus(n=48, 21.1%)、中蹄蝠Hipposideros larvatus (n=41 , 18.1%)和小褐菊头蝠Rhinolophus stheno(n=39,17.2%)中获得 。 样本来源于多种组织 , 包括翼膜(219)、肺(2)、肝(3)和粪便(78) 。除了3只蝙蝠外 , 其余所有蝙蝠均为在活着时取样并被释放 。利用新一代宏基因组测序技术 , 研究团队首先锁定了2个初步的一致序列 。 这些序列产生的样本来自于2019年5月6日至7月30日期间的11份马来菊头蝠粪便 。 经过一系列验证步骤 , 研究团队得到一个部分(23395bp)和一个完整(29671bp)的蝙蝠冠状病毒基因组序列 , 分别命名为BetaCoV/Rm/Yunnan/YN01/2019 (RmYN01)和BetaCoV/Rm/Yunnan/YN02/2019 (RmYN02) 。相比之下 , RmYN02与SARS-CoV-2密切相关 , 表现出93.3%的核苷酸序列一致性 , 但从全长基因组层面来说 , RaTG13和SARS-CoV-2的一致性更高(96.1%) 。 RmYN02和SARS-CoV-2在大多数基因组区域(如1ab、3a、E、6、7a、N和10)非常相似(96%序列一致性) 。 特别是 , RmYN02在最长编码基因区1ab (n=21285)与SARS-CoV-2一致性达到97.2% 。不过 , RmYN02和SARS-CoV-2在S基因中的序列一致性(核苷酸71.8% , 氨基酸72.9%)远低于RaTG13和SARS-CoV-2之间的97.4% 。 另外值得注意的是 , RmYN02和SARS-CoV-2在RBD中的氨基酸同源性仅为62.4% 。 而来自广东的穿山甲冠状病毒和SARS-CoV-2在RBD中的氨基酸同源性为97.4% , 也是在RBD区域目前和SARS-CoV-2最接近的 。围绕SARS-CoV-2的同源模型、体外实验和S蛋白的三维结构分析结果都表明 , SARS-CoV-2和SARS-CoV一样 , 也可以利用ACE2作为细胞受体 。 研究团队也同样使用同源模型分析了RmYN02、RaTG13和两个穿山甲CoVs的RBD 。中国团队发现蝙蝠新冠病毒,力证源于自然
RmYN02和代表性冠状病毒RBD结构的同源建模和结构比较 。研究发现 , RmYN02 RBD中的氨基酸缺失在受体结合位点附近形成了两个比SARS-CoV-2 RBD短的环 。 重要的是 , 在SARS-CoV、SARS-CoV-2、RaTG13、穿山甲/MP789/2019、穿山甲/GX/P5L/2017的外子域(external subdomain )保守的二硫键在RmYN02中缺失了 。 研究团队推测 , 这些缺失可能导致构象变化 , 从而减少RmYN02 RBD与ACE2的结合 , 甚至导致不结合 。当然也有可能的一种情况是 , 包括RmYN02、ZXC21和ZC45在内的环缺失的SARS相关冠状病毒 , 使用了一种我们目前未知的受体 。值得一提的是 , 此前有研究认为 , RBD中的6个氨基酸残基(L455、F486、Q493、S494、N501和Y505)是SARS-CoV-2与ACE2有效受体结合的主要决定因素 。 与同源建模一致 , 穿山甲/MP789/2019在所有6个位置上都具有与SARS-CoV-2相同的氨基酸残基 。 相比之下 , RaTG13、RmYN02和RmYN01与SARS-CoV-2均只在1个位置上有相同的氨基酸残基 。研究团队认为 , 这种进化模式是重组和自然选择的复杂结合的表现 。中国团队发现蝙蝠新冠病毒,力证源于自然
系统发育树:A 全长基因组;B、S基因;C、RBD ;D、RdRp(RNA依赖的RNA聚合酶研究团队还对RmYN02、RaTG13、SARS-CoV-2和穿山甲中的蝙蝠冠状病毒进行了系统发育分析 。 与先前的研究相符 , 穿山甲beta-CoVs形成两个亚型 。 然而 , 论文中提到 , 穿山甲是否是这些病毒的天然蓄水池 , 或者它们从蝙蝠或其他野生动物中独立获得 , 这都需要进一步验证 。更值得注意的是 , 在大多数病毒基因组中 , RmYN02与SARS-CoV-2的亲缘关系最近 , 尽管这两种病毒之间仍然有一段较长的分支距离 。 S基因树显示 , SARS-CoV-2离RaTG13较近 , 和RmYN02较远 , 这表明后者在S基因经历了重组 。 在RBD的系统发育树上 , SARS-CoV-2和pangolin-CoV/GD最密切相关 , 与蝙蝠病毒都较远 , 再次表明重组发生 。 最后 , 完整的RNA依赖的RNA聚合酶(RdRp)基因(在RNA病毒的系统发育分析中经常被使用)系统发育分析显示 , RmYN02、RaTG13和SARS-CoV-2形成了一个与穿山甲病毒完全不同的亚群 。SARS-CoV-2是自然起源 , 可能通过重组获得类似禽流感病毒(AIVs)血凝素(HA)蛋白的方式 , 冠状病毒的S蛋白在功能上分裂成两个亚基S1和S2 。 而在某些AIV亚型的剪切位点上插入多碱基氨基酸被认为与增强致病性有关 。值得注意的是 , SARS-CoV-2的特征之一即为在S1和S2的交界处有一个四氨基酸的插入 , 这在其他β冠状病毒的其他谱系中没有观察到过 。 这种被称为弗林蛋白酶剪切位点的插入是SARS-CoV-2独有的 , 目前在所有检测的SARS-CoV-2序列中都发现存在 。


推荐阅读