2020年6月23日

致命冠状病毒的独特基因组特征

乍看上去

  • 基因组分析可以帮助解释为什么某些冠状病毒(例如SARS-CoV-2)可能致命,而另一些仅引起轻度疾病。
  • 这些发现可能有助于指导COVID-19疗法的发展,并确定将来可能对人类构成威胁的冠状病毒。
新型冠状病毒SARS-CoV-2的透射电镜图像 SARS-CoV-2,一种导致COVID-19的病毒,是从美国的一名患者身上分离出来的。病毒颗粒外缘的尖刺使冠状病毒起了冠名,即冠状。 国家国际开发署落基山实验室

冠状病毒是一大类病毒,主要引起呼吸道疾病。有数千种冠状病毒。它们通常在猪,骆驼,蝙蝠和猫等动物中传播。但是有时这些病毒会导致人类跳入并引起疾病。

已知有七种冠状病毒会使人患病。其中四个仅引起轻度至中度疾病。在过去的20年中,出现了三种冠状病毒,它们可能导致严重的疾病或死亡。

第一次是在2002年11月导致严重急性呼吸系统综合症(SARS)爆发。该病毒(SARS-CoV)被包含在内,自2004年以来未报告任何病例。2012年9月,中东呼吸系统综合症(MERS)被发现。今天仍然是这种冠状病毒(MERS-CoV)的小爆发。 SARS的估计死亡率为9%,MERS为36%。

由冠状病毒SARS-CoV-2引起的当前全球大流行于2019年12月出现。迄今为止,冠状病毒疾病19(COVID-19)导致全世界估计有470,000例死亡。研究人员试图揭示为什么造成COVID-19,MERS和SARS的冠状病毒比其他冠状病毒引起更严重的疾病的原因。

Drs。领导的团队。美国国立卫生研究院国家医学图书馆(NLM)的Noam Auslander,Ayal Gussow和Eugene Konnin着手确定可能使其致命的病毒基因组特征。除了NLM之外,该研究还得到了NIH国家心理健康研究所(NIMH)和美国国立心肺血液研究所(NHLBI)的支持。调查结果发表于2020年6月10日, 美国国家科学院院刊.

研究人员分析了所有人类冠状病毒以及密切相关的动物冠状病毒的完整基因组。他们对基因组进行比对,以鉴定基因序列不同的区域。他们使用机器学习研究了这些差异及其潜在影响。

该团队能够鉴定出COVID-19,MERS和SARS冠状病毒所独有的蛋白质特征。这些特征与它们的高死亡率以及它们从动物到人类宿主的迁移能力有关。

在这三种致命的冠状病毒中,研究人员发现在两种冠状病毒蛋白中插入了特定的氨基酸片段,这两种冠状病毒蛋白是病毒表面的刺突蛋白和持有病毒基因组的中央核衣壳蛋白。在四种非致命性人类冠状病毒中未发现这些插入片段。但是,它们在感染动物(如蝙蝠)的其他紧密相关的冠状病毒中被发现。

刺突蛋白中的插入似乎有助于病毒穿透人细胞。研究人员确定,刺突插入可能会提高病毒与人类细胞进入人体的受体相互作用的能力。核衣壳蛋白中插入的作用尚不清楚,因为该蛋白具有多种功能。

需要实验室实验以进一步探索这些插入物的作用。尽管如此,这些发现可能有助于防止将来发生致命的冠状病毒爆发。

NLM主任Patricia Flatley Brennan博士说:“这项创新研究对于提高研究人员对SARS-CoV-2的理解并帮助应对COVID-19至关重要。” “通过这种分析做出的预测可以为诊断和干预的可能目标提供信息。”

相关链接

参考文献: SARS-CoV-2和其他人类冠状病毒中致病性的基因组决定因素。 Gussow AB,Auslander N,Faure G,Yolf YI,Zhang F,Koonin EV。 美国国家科学研究院。 2020 Jun 10:202008176。 doi:10.1073 / pnas.2008176117。在线印刷。 PMID:32522874。

资金: NIH的国家医学图书馆(NLM),国家心理健康研究所(NIMH)和国家心肺血液研究所(NHLBI);马瑟斯和盖茨基金会;霍华德·休斯医学研究所;开放式慈善项目; J.和P. Poitras;梅特卡夫。