石正丽新研究:病毒与宿主间有进化军备竞赛,需持续监控蝙蝠(2)
病毒传染的第一步是识别细胞受体,这也是必不行少的步调。冠状病毒的进入是由病毒刺突卵白(Spike,S)和细胞外貌受体之间的特异性彼此浸染介导,然后病毒与宿主膜之间产生融合。冠状病毒刺突卵白在成果上分为两个亚基:细胞附着亚基(S1)和膜融合亚基(S2)。 S1区域包括N端布局域(NTD)和C端布局域(CTD);两者均可用于冠状病毒受体团结(RBD)。
对付SARS-CoV,其S1-CTD作为RBD与细胞的受体即血管告急素转换酶2(ACE2)团结。冷冻电镜和晶体布局阐明,确定了SARS病毒的S-RBD与人ACE2之间界面中的一些要害残基。
按照S卵白的巨细,蝙蝠SARS相关冠状病毒可以分为两个差异的进化枝。进化枝1包括病毒具有与SARS病毒巨细沟通的刺突卵白。而由于5、12或13个氨基酸缺失,属于进化枝2的病毒其刺突卵白则比SARS病毒的小。
尽量RBD有所差异,所有进化枝1毒株都可以利用ACE2进入细胞,而进化枝2毒株则由于上述缺失无法直接进入。这些功效表白,就基因组相似性和ACE2的利用而言,进化枝1的成员很大概是SARS病毒的直接来历。
ACE2在成果上分为两个布局域:N结尾布局域参加SARS-CoV团结,C结尾布局域参加心成果的调理。先前的功效表白,差异来历的ACE2的C结尾布局域相对守旧,而N结尾布局域在物种间显示出更多的多样性。此前已证明SARS病毒可以操作水鼠耳蝠的ACE2和中华菊头蝠的ACE2。RBD团结位点中的微小突变,可将ACE2从对SARS-CoV团结不易感转变为易感。由于属于进化枝1的所有SARS相关冠状病毒都可从中华菊头蝠体内提取出来,并且也都可以操作ACE2,因此研究者提出问题:中华菊头蝠ACE2中的变异是否大概有导致了蝙蝠SARS相关冠状病毒的多样性。
研究团队研究了中华菊头蝠ACE2基因的多态性,并通过度子进化阐明,卵白质亲和力测定和病毒传染测定相团结,评估了它们对差异蝙蝠SARS相关冠状病毒刺突卵白的敏感性和团结亲和力。
功效表白,SARS相关冠状病毒的刺突卵白多样性大概会受到中华菊头蝠ACE2变体的自然选择压力; 在恒久共存期间,SARSr-CoV刺突卵白大概会被中华菊头蝠的ACE2选择,以维持自身遗传多样性并适合中华菊头蝠的种群。
ACE2基因在中华菊头蝠种群中表示出高度多态性
按照蝙蝠SARS相关冠状病毒的风行环境以及样品组织的可用性和质量,研究者利用来自三个省(湖北,广东和云南)的样品举办ACE2扩增。
除了团队先前测序过的蝙蝠ACE2(别离从湖北,广西和云南收集的样本ID 832、411和3357)和其他蝙蝠ACE2(GenBank挂号号ACT66275,这是从香港收集的样本)外,研究者从21只中华菊头蝠蝠个别中得到了ACE2基因序列:湖北有5个,广东有9个,云南有7个。这些蝙蝠ACE2序列在其物种内显示98-100%的氨基酸同一性,与人ACE2的显示80-81%的氨基酸同一性。
这些蝙蝠ACE2在N端区域调查到了主要变革,包罗一些先前已确定与SARS病毒的 S-RBD打仗的残基。按照非同义SNP阐明判断出8个残基,包罗24、27、31、34、35、38.41和42。这8个残基的组合发生了8个等位基因,包罗RIESEDYK,LIEFENYQ,RTESENYQ,RIKSEDYQ,QIKSEDYQ, RMTSEDYQ,EMKT KDHQ和EIKT EIKTKDHQ,别离定名为等位基因1-8。
除了先前研究(等位基因4、7和8)中的ACE2基因型数据外,研究者在中华菊头蝠种群中还判断出5个新的等位基因。“等位基因2”在两个省的样本中有发明,“等位基因4”在3个省中有发明,而其他等位基因好像在地理上受到限制。总之,在广东发明白3个等位基因(4、6和8),云南发明白4个等位基因(1、2、4和7),在湖北发明白3个等位基因(2、4和5),在广西和香港别离找到了1个等位基因。在发明SARS病毒直接祖先的云南一蝙蝠洞中,研究者发明白4个等位基因共存。