中疾控等重磅研究揭示新冠病毒演变：突变如何显著增强传染力(3)

基于比对和系统发育分析，研究人员发现2019-nCoV的共有序列与BetaCoV / 穿山甲/广东/P2S/2019（EPI_ISL_410544）具有最高的同一性，而在广西分离的穿山甲CoV株则发现存在其他突变和插入缺失。

接下来，研究人员使用ML方法（Maximum likelihood，最大似然法）检测了2019-nCoV的共有S蛋白序列与25种代表性CoV病毒株（包括Hu-CoV，SARS和MERS）和5新穿山甲CoV病毒株的系统发育关系。

结果表明，2019-nCoV的S蛋白可能从穿山甲冠状病毒衍生出来，而不是蝙蝠冠状病毒RaTG13，当然这两者都可能与蝙蝠-SARS-CoV或bat-SL-CoVZC542处于同一谱系。

他们提出，2019-nCoV的整个基因组结构与RaTG13最具有同源性，但S蛋白的RBD却与穿山甲CoV最具同源性，这一差异表明在2019- nCoV 的进化过程中，RaTG13样冠状病毒和穿山甲样冠状病毒病毒株之间可能发生了重组。

研究人员还进一步检查了基因组中的所有氨基酸突变。他们发现，当比较穿山甲样冠状病毒和2019-nCoV时，除了RBD外，nsp（非结构蛋白）14和15中的区域还共享连续序列（图3D）。

两个进化枝，以及独特的弗林蛋白酶切位点

为了进一步评估2019-nCoV与其他SARS冠状病毒的关系，研究人员分析了2019-nCoV和不同的人/蝙蝠SARS病毒的RBM（Receptor binding motif，受体结合基序），并观察到它们可以清楚地分为两个不同的进化枝。

进化枝I病毒包括2019-nCoV、穿山甲CoV，以及12种蝙蝠SARS（蝙蝠SARS CoV I，例如RaTG13）和人类SARS病毒。

进化枝II病毒则包含了49种蝙蝠SARS病毒（bat SARS CoV II），例如ZXC21和ZC45，它们与2019-nCoV有大约90％的核苷酸和氨基酸同源性性。

上述两个进化枝之间的主要区别在于，进化枝II病毒的RBM存在5个、13-14个比进化枝I病毒短的氨基酸区域。

此前的研究表明，SARS病毒RBM的13-14个氨基酸区域形成独特的环结构，该结构通过两个半胱氨酸残基之间的二硫键稳定。尽管该环区中2019-nCoV的氨基酸序列与人SARS病毒的氨基酸序列非常不同，但两个半胱氨酸残基都是保守的。

有趣的是，所有已知使用ACE2作为进入受体的病毒都属于I型，而所有不使用ACE2进入受体的蝙蝠SARS病毒都属于II型。因此，研究团队预测，包括2019-nCoV在内的I型分支病毒可以通过人ACE2（血管紧张素转换酶2）感染宿主细胞，而II型分支病毒不能通过ACE2感染宿主细胞。

此前的研究得出的是，SARS病毒使用人ACE2作为受体来感染宿主细胞，而MERS病毒则是使用DPP4作为其受体。最近的一些表明ACE2也是2019-nCoV的进入受体，尽管其他宿主细胞因子如TMPRSS2也可能参与其中。

在进化枝II病毒中，尽管它们的总体基因组序列与2019-nCoV存在同源性，但尚无属于该枝的病毒利用ACE2进入受体的报道。

因此，这一研究不仅强调了RBM在确定进入受体特异性中的关键作用，而且提出了一个有趣的问题，即β冠状病毒的同源病毒株如何通过RBM中的插入、缺失或重组等突变来改变趋向性。

值得注意的是，研究团队还发现，2019-nCoV在S蛋白内或核苷酸位置23619-23632上有独特的四个氨基酸插入（681-PRRA-684）。

有趣的是，上述2019-nCoV的S蛋白中的这种插入（PRRA）为哺乳动物弗林蛋白酶蛋白创建了潜在的切割位点RRAR。

为了了解这种插入的独特性，研究团队使用了来自人、麝猫和蝙蝠的SARS-CoV株进行了序列比较。他们发现，这种插入是2019-nCoV特有的。当与其他冠状病毒家族成员进行比较时，研究人员发现也能够识别到类似的位于S蛋白的S1和S2域之间结构边界的插入。