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2019新型冠状病毒的起源和受体结合特性

2020-02-02 16:54:59 来源: 网易 举报
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·该研究对9例患者中提取的病毒株进行基因测序,提出它可能来源于蝙蝠,但与SARS病毒入侵人体细胞的路径类似

·这些病毒株与2018年在舟山采集的两种蝙蝠源性类SARS冠状病毒最接近,同源性达到88%,来源于蝙蝠的可能性最大;与2003年爆发的SARS病毒同源性为约79%

·它具有与SARS类似的受体结合区域结构,因此入侵人体细胞的路径也与SARS类似

国家疾控中心等机构对中国武汉的9名患者的新型冠状病毒(2019-nCoV)的10个基因组序列进行了系统进化分析,以确定该病毒的进化史并有助于推断其可能的起源,同时进行同源性建模以探索病毒的可能的受体结合特性。

研究发现这10个基因组序列极其相似,表现出超过99.98%的序列同一性。同时与2018年在中国东部舟山采集的两种蝙蝠源性严重急性呼吸综合征(SARS)样冠状病毒密切相关(同一性为88%) ,但距离SARS-CoV(约79%)和MERS-CoV(约50%)更远。2019-nCoV可以被认为是一种新型的人类感染性冠状病毒,很可能是最近才出现的,并且被相对迅速地检测到。 尽管该病毒在基因上与SARS不同,应该被认为是一种新型的人类感染性冠状病毒,但它可能会使用与SARS相同的分子路径进入人体细胞。

流行病学方面,我们研究的9名患者中有8名有接触武汉华南海鲜市场的历史,表明他们可能与市场上的感染源密切接触。但是,尽管有一名患者在疾病发作之前就住在市场附近的一家旅馆里,但从未去过市场。该发现表明可能有飞沫传播或患者是被当前未知来源感染。如今,感染家庭成员和医务人员证实了人与人之间的传播。显然,这次感染是重大公共卫生问题,尤其是当遇上中国春节旅游高峰期,在此期间,数亿人将穿越中国。

尽管蝙蝠很重要,但一些事实表明另一种动物正在充当蝙蝠与人类之间的中间宿主。首先,该暴发于2019年12月下旬首次报道,当时武汉大多数蝙蝠物种正在冬眠。其次,在华南海鲜市场上没有出售或发现蝙蝠,而有各种非水生动物(包括哺乳动物)可供购买。根据目前的数据,造成武汉爆发的2019-nCoV病毒似乎也可能最初是由蝙蝠宿主的,并且可能已经通过在华南海鲜市场出售的目前未知的野生动物传播给了人类。

研究描述了第七种人类冠状病毒的基因组结构,它可以引起严重的肺炎,并阐明其起源和受体结合特性。总之,与2019-nCoV相关的疾病暴发再次凸显了野生动物中隐藏的病毒库以及它们偶尔扩散到人群中的潜力。

【综述】背景

2019年12月下旬,中国武汉报道,由于一种未知的微生物,当地出现了病毒性肺炎病人。 随后鉴定出一种新型冠状病毒为病原体,暂时命名为2019年新型冠状病毒(2019-nCoV)。 截至2020年1月26日,已经确认了2000多例2019-nCoV感染病例,其中大多数涉及生活在武汉或到访武汉的人们,并且已经确认了存在人际传播能力。

方法

我们对来自9例住院患者的支气管肺泡灌洗液和培养分离物样品进行了“下一代”基因测序,其中8例曾去过武汉的华南海鲜市场。 从这些个体上获得了完整的或者部分的2019-nCoV基因组序列。 使用Sanger测序连接病毒重叠群以获得全长基因组,其末端区域通过快速扩增cDNA末端来确定。 对这些2019-nCoV基因组和其他冠状病毒基因组进行了系统进化分析,以确定该病毒的进化史并有助于推断其可能的起源。 进行同源性建模以探索病毒的可能的受体结合特性。

发现

从9位患者获得的10条2019-nCoV基因组序列极其相似,表现出超过99.98%的序列同一性。 值得注意的是,2019-nCoV与2018年在中国东部舟山采集的两种蝙蝠源性严重急性呼吸综合征(SARS)样冠状病毒bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21密切相关(同一性为88%) ,但距离SARS-CoV(约79%)和MERS-CoV(约50%)更远。 系统发育分析表明,2019-nCoV属于Betacoronavirus属的Sarbecovirus亚型,其最接近的亲属bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21的分支长度相对较长,并且在遗传上与SARS-CoV不同。 值得注意的是,同源性建模显示,2019-nCoV具有与SARS-CoV类似的受体结合区域结构,除了某些关键残基处存在氨基酸差异。

解释

2019-nCoV与SARS-CoV的差异很大,可以被认为是一种新型的人类感染性β冠状病毒。 尽管我们的系统发生分析表明,蝙蝠可能是该病毒的原始宿主,但武汉海鲜市场上出售的动物可能是使得该病毒在人体内出现的中间宿主。 重要的是,结构分析表明2019-nCoV可能能够与人类的血管紧张素转化酶2受体结合。 该病毒的未来进化,适应和传播需要紧急调查。

资金

中国国家重点研究发展计划,中国传染病防控国家重大专项,中国科学院,山东第一医科大学。

简介

冠状病毒科病毒具有长度为26至32千碱基长度的正义单链RNA基因组。在几种禽类寄主以及包括哺乳动物,包括骆驼,蝙蝠,果子狸,老鼠,狗和猫。新型哺乳动物冠状病毒如今都可以正常检测出来。例如,2018年蝙蝠起源的HKU2相关冠状病毒导致了猪的致命性急性腹泻综合征。

在几种对人类有致病性的冠状病毒中,大多数与轻度的临床症状有关,但有两个值得注意的例外:严重急性呼吸综合征(SARS)冠状病毒(SARS-CoV),这是一种新型的β冠状病毒,2002年11月在中国南方的广东省出现,并在2002-03年间在37个国家/地区造成8000多例人类感染和774例死亡; 另一种是中东呼吸综合症(MERS)冠状病毒(MERS-CoV),这是在2012年在沙特阿拉伯首次发现的;自2012年9月以来,共造成2494例实验室确诊的感染病例和858例死亡,其中韩国仅有1例引入,就引发38次死亡。

2019年12月下旬,中国湖北省武汉市发现了几例病毒性肺炎病例,均与华南海鲜市场相关。在爆发之前,鸟类和兔子等许多非水生动物也在此出售。 研究人员使用下一代测序技术鉴定了一种新的,可感染人类的冠状病毒,临时命名为2019新型冠状病毒(2019-nCoV)。 截至2020年1月28日,中国报告了33个中国省市的5900例确诊和9000例疑似2019-nCoV感染病例,造成106人死亡。 此外,泰国,日本,韩国,马来西亚,新加坡和美国现已报道出现2019-nCoV感染者。 医务人员和家庭聚集感染也已出现,并已确认可人际传播。大多数感染患者发高烧,有些患有呼吸困难,胸部X光片显示双肺都有病变。

我们报告了武汉市至少来自3所医院的9名住院病人的流行病学数据,这些病人被诊断出原因不明的病毒性肺炎。 使用这些患者的支气管肺泡灌洗液样本和培养的分离株进行下一代基因测序,发现了2019-nCoV。 我们描述了这种新型病毒的10个基因组的特征,提供了有关病毒的起源和细胞受体结合的重要信息。

【研究方式】病患及样本

本研究纳入了来自武汉的至少3家医院就诊的9例病毒性肺炎患者,并且他们对常见呼吸道病原体呈阴性反应。在病发之前,有8名患者曾去过华南海鲜市场,一名患者(WH04)在2019年12月23日至12月27日期间没有去市场,而是在市场附近的一家旅馆里住宿。5名患者(WH19001,WH19002,WH19004,WH19008和YS8011)由中国疾病预防控制中心(CDC)收集了样本,并使用RespiFinderSmart22试剂盒(PathoFinder,马斯特里赫特,荷兰)在LightCycler 480实时PCR系统(Roche, Rotkreuz, 瑞士)上对18种病毒和4种细菌进行了检测。同时使用先前所说的方法测试了SARS-CoV和MERS-CoV。CDC的5份样品样品对于所有筛查的常见呼吸道病原体均为阴性。4名患者(WH01,WH02,WH03和WH04)的样本通过华大基因(中国北京)采集,并使用RespiPathogen 6试剂盒(江苏省宏观与微量检验,南通,中国)对5种病毒和1种细菌进行了检测。在Applied Biosystems ABI 7500实时PCR系统(ThermoFisher Scientific, Foster City, CA, USA)上进行了研究。所有4个样品的目标呼吸道病原体均为阴性。

9名感染2019-nCoV病毒患者信息及样本信息表

2019新型冠状病毒的起源和受体结合特性

Ct=threshold cycle. BALF=支气管肺泡灌洗液. NA=无2019-nCoV=2019新型冠状病毒

* 病人于19年12.23-12.27居住于该市场附近的宾馆,27日出现症状

病毒分离

无特殊病原的人气道上皮细胞(HAE)用于分离病毒。 简而言之,将患者的支气管肺泡灌洗液或咽拭子通过根尖表面接种到HAE细胞中。 HAE细胞保持在37°C的气液界面中。 每天通过光学显微镜监视细胞的细胞病变作用,并收集细胞上清液用于定量RT-PCR测定。 经过三代后,收集顶端样品进行测序。

BGI基因测序策略

所有收集的样品都送至BGI进行测序。根据制造商的建议,使用QIAamp Viral RNA Mini Kit(52904; Qiagen,Heiden,德国)保留140μL支气管肺泡灌洗液样品(WH01至WH04)用于RNA提取。使用探针捕获技术去除人核酸。将剩余的RNA反转录为cDNA,然后进行第二链合成。使用合成的双链DNA,通过DNA片段化,末端修复,衔接子连接和PCR扩增构建了一个DNA文库。使用Invitrogen Qubit 2.0荧光计(ThermoFisher,Foster City,CA,USA)对构建的文库进行鉴定,然后通过DNA变性和环化将合格的双链DNA文库转化为单链环状DNA文库。单链环状DNA通过滚环扩增从产生DNA纳米球,然后用Qubit 2.0鉴定并装载到流通池中,并在DNBSEQ-T7平台(MGI,深圳,中国)上用PE100测序。

除去衔接子,低质量和低复杂度的读长数据后,生成了高质量的基因组测序数据。 首先使用Burrows-Wheeler Alignment对人类参考基因组(hg19)过滤序列读数。然后将其余数据与本地核苷酸数据库(使用Burrows-Wheeler Alignment)和非冗余蛋白数据库(使用RapSearch)进行比对,可从美国国家生物技术信息中心网站下载,该网站仅包含已发表的冠状病毒。 最后,将映射的读段与SPAdes17组装在一起,以获得高质量的冠状病毒基因组序列。

根据组装的部分基因组,使用OLIGO Primer Analysis Software version 6.44版设计引物,并通过Primer-Blast进行了验证(有关所用引物序列的更多详细信息,请联系相应的作者)。 PCR设置如下:4×5μL10X缓冲液,4μLdNTP混合物(2·5μmol/ L),每种引物1μL(10μmol/ L)和0·75单位的HS Ex Taq (Takara生物医学技术,中国北京),总体积为30μL。从临床样本反转录的cDNA被用作模板,并使用随机引物。在热循环仪上运行以下程序:95°C 5分钟;在95°C下持续30 s,55°C下持续30 s,72°C下持续1分钟,均进行40循环,以上根据产品尺寸而定; 72°C 7分钟;并保持4°C。最后,通过琼脂糖凝胶电泳分离PCR产物,并在Applied Biosystems 3730 DNA Analyzer平台(Applied Biosystems,Life Technologies,Foster City,CA,美国)上从两端测序出预期大小的产物。具体细节尺寸请联系相应的作者)。

中国疾控中心基因测序策略

通过Sanger,Illumina和Oxford纳米孔测序的组合,从六个样品(WH19001,WH19005,WH19002,WH19004,WH19008和YS8011)生成了2019-nCoV的全基因组序列。首先,使用QIAamp病毒RNA迷你试剂盒直接从临床样品中提取病毒RNA,然后用SuperScript III反转录酶(ThermoFisher,Waltham,MA,美国)和N6随机引物合成cDNA,然后进行第二链合成DNA聚合酶I的大片段(Klenow)(ThermoFisher)。使用Nextera XT Library Prep Kit(Illumina,San Diego,CA,USA)制备病毒cDNA文库,然后用Agencourt AMPure XP磁珠(Beckman Coulter,Brea,CA,USA)纯化,然后用Invitrogen Qubit 2.0荧光计定量。使用300个循环的试剂盒,在MiSeq或iSeq平台(Illumina)上对所得的DNA文库进行测序。每个样本获得大约1·2–5 GB的数据。

使用先前描述的标准来过滤每个病毒样本的原始fastQ文件,然后使用11.0.1版的CLCBio软件进行重新组装。映射装配同时还使用蝙蝠来源的SARS样冠状病毒分离株bat-SL-CoVZC45(论文编号MG772933.1)作为参考。使用CLCBio软件生成变异调用,基因组比对和序列插图,并通过Sanger测序确认组装的基因组序列。

根据制造商的说明,使用Invitrogen 5'RACE系统和3'RACE系统(Invitrogen,卡尔斯巴德,加利福尼亚州,美国),对cDNA末端进行了快速扩增(RACE)以获得5'和3'末端的序列。设计用于5'和3'RACE PCR扩增的基因特异性引物(附录p 1),以在两个区域获得约400–500 bp的片段。根据制造商的说明,将纯化的PCR产物克隆到pMD18-T Simple Vector(TaKaRa,Takara Biotechnology,中国大连)和具有化学感受态的大肠杆菌(DH5α细胞; TaKaRa)中。使用M13正向和反向引物对PCR产物进行测序。

病毒基因组分析和注释

使用Blastn以2019-nCoV作为查询从GenBank获得参考病毒基因组。 使用Geneious(版本11.1.5)预测已验证基因组序列的开放阅读框架,并使用保守域数据库注释。还使用Geneious计算成对的序列同一性。 使用SimPlot软件(版本3.5.1)和系统发生分析研究了潜在的基因重组。

系统发生分析

使用Mafft软件(版本7.450)完成2019-nCoV与参考序列的序列比对。使用RAxML软件(版本8.2.9)对完整基因组和主要编码区进行系统发生分析,具有1000个引导复制,采用通用的时间可逆核苷酸取代模型

2019-nCoV的分子诊断研究

基于获得的基因组序列,开发了实时PCR检测测定法。根据应用的病毒基因组,使用Applied Biosystems Primer Express软件(ThermoFisher Scientific,美国加利福尼亚州福斯特市)设计PCR引物和探针。 orf1a的特异性引物和探针组(标记为报告基因6-羧基荧光素[FAM]和淬灭剂Black Hole Quencher 1 [BHQ1])如下:正向引物5'-AGAAGATTGGTTAGATGATGATAGT-3';反向引物5'-TTCCATCTCTAATTGAGGTTGAACC-3';探针5'-FAM-TCCTCACTGCCGTCTTGTTGACCA-BHQ1-3'。将人GAPDH基因用作内部对照(正向引物5'-TCAAGAAGGTGGTGAAGCAGG-3';反向引物5'-CAGCGTCAAAGGTGGAGGAGT-3';探针5'-VIC-CCTCAAGGGCATCCTGGGCTACACT-BHQ1-3')。引物和探针由华大基因(中国北京)合成。 RT-PCR使用Applied Biosystems 7300实时PCR系统(ThermoScientific)进行,反应体积为30μL,其中包括14μL稀释的RNA,15μL2X Taqman一步式RT-PCR Master Mix试剂(4309169;已应用Biosystems,ThermoFisher),0·5μL40X MultiScribe和RNase抑制剂混合物,0·75μL正向引物(10μmol/ L),0·75μL反向引物(10μmol/ L)和0·375μL探针( 10μmol/ L)。热循环参数是在42°C下30分钟,然后在95°C下10分钟,以及随后的40个扩增循环(95°C下15 s和58°C下45 s)。在58℃相期间记录了荧光。

【结果】

从分析的9位患者的样本中,获得了2019-nCoV的8条完整的和2条部分的基因组序列。这些数据已保存在中国国家微生物数据中心(编号NMDC10013002和基因组编号NMDC60013002-01至NMDC60013002-10),而BGI的数据已保存在中国国家基因库(编号CNA0007332–35)。

基于这些基因组,我们开发了一种实时PCR分析方法,并再次测试了BGI的原始临床样品(WH01,WH02,WH03和WH04),以确定其阈值循环(Ct)值(表)。其余样品通过中国疾病预防控制中心开发的实时荧光定量PCR检测,Ct值范围为22.85至32.41(表)。这些结果证实了患者中存在2019-nCoV。

九名患者的支气管肺泡灌洗液样本或培养的病毒用于下一代测序。除去宿主(人类)读长数据后,进行从头组装,获得的重叠群用作查询以搜索非冗余蛋白质数据库。在所有样品中鉴定出的重叠群与蝙蝠SARS样β冠状病毒bat-SL-CoVZC45β冠状病毒密切相关。然后,将Bat-SL-CoVZC45用作参考基因组,并将每个池中的读数映射到其上,从而产生共有序列对应于所有池。然后将这些共有序列用作新的参考基因组。获得了8个完整基因组和两个部分基因组(来自样品WH19002和WH02;表)。从所有池中进行的纯读长数据的从头汇编没有识别出与其他高丰度病毒相对应的其他长重叠群。

8个完整的基因组在整个基因组中几乎是相同的,序列同一性超过99.98%,表明最近才出现在人类群体中(图1A)。最大的核苷酸差异是四个突变。值得注意的是,来自同一患者的两个病毒基因组(来自WH19001的支气管肺泡灌洗液和来自WH19005的培养细胞)之间的序列同一性超过99.99%,在氨基酸水平上具有100%的同一性。另外,来自样品WH02和WH19002的部分基因组还与对应的基因区域中的完整基因组具有近100%的同一性。

2019新型冠状病毒的起源和受体结合特性

对2019-nCoV完整基因组进行的Blastn搜索显示,GenBank上最紧密相关的病毒是bat-SL-CoVZC45(序列同一性87·99%;查询覆盖率99%)和另一种蝙蝠起源的SARS样乙型冠状病毒, bat-SL-CoVZXC21(登录号MG772934;87·23%;查询覆盖率98%)。在五个基因区域(E,M,7,N和14)中,序列同一性大于90%,在E基因中最高(98.7%)(图2A)。 2019-nCoV的S基因与bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21的序列同一性最低,仅为75%左右。此外,1b中的序列同一性(约86%)低于1a中的序列同一性(约90%;图2A)。大多数编码蛋白在2019-nCoV和相关的蝙蝠衍生冠状病毒之间显示出高度的序列同一性(图2a)。值得注意的例外是刺突蛋白,仅具有约80%的序列同一性;蛋白13,具有73·2%的序列同一性。值得注意的是,2019-nCoV毒株在遗传上与SARS-CoV(约79%)和MERS-CoV(约50%)相似。使用SimPlot软件可视化了2019-nCoV与相关病毒之间的相似性,并使用2019-nCoV共有序列作为查询(图2B)。

2019新型冠状病毒的起源和受体结合特性

比较2019-nCoV的预测编码区显示,它们具有与bat-SL-CoVZC45,bat-SL-CoVZXC21和SARS-CoV相似的基因组组织(图1B)。预测至少有12个编码区,包括1ab,S,3,E,M,7、8、9、10b,N,13和14(图1B)。由2019-nCoV,bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21编码的大多数蛋白质的长度相似,只有少量次要插入或缺失。一个显着差异是与蝙蝠SARS样冠状病毒,SARS-CoV和MERS-CoV相比,2019-nCoV编码的刺突蛋白更长(图1B)。

对2019-nCoV及其密切相关的参考基因组以及代表性的β冠状病毒的系统发育分析表明,这五个亚属形成了五个受良好支持的分支(图3)。 Sarbecovirus亚属可以分为三个进化支:第一支两个来自保加利亚的Rhinolophus sp(登录号GU190215)和肯尼亚(KY352407)的SARS-CoV相关菌株。来自武汉的十个2019-nCoV和来自中国东部舟山的两个蝙蝠衍生的SARS样菌株(bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21)形成了第二支,这条引人注目的是一条人类和蝙蝠病毒分开的长分支;来自中国西南地区的蝙蝠的SARS-CoV病毒株和许多遗传相似的SARS冠状病毒(来自中国西南部的蝙蝠)形成了第三分支,蝙蝠衍生的冠状病毒也位于基部(图3)。此外,2019-nCoV在完整的RNA依赖性RNA聚合酶(RdRp)基因的系统发生上与SARS-CoV截然不同(附录p 2)。该证据表明2019-nCoV是一种来自Sarbecovirus亚属的新型β冠状病毒。

2019新型冠状病毒的起源和受体结合特性

由于序列相似性图揭示了跨2019-nCoV基因组的病毒之间遗传距离的变化,因此我们对Sarbecovirus亚属代表性成员的主要编码区进行了系统发生分析。与基因组系统发育一致,2019-nCoV,bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21聚集在1a和穗基因的树中(附录p 3)。相比之下,2019-nCoV在1b树中并未与bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21聚类,而是与SARS-CoV,bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21形成了独特的进化枝(附录p 3),指示了1b中潜在的重组事件,尽管这些事件可能发生在蝙蝠冠状病毒而非2019-nCoV中。对2019-nCoV基因组(不包括1b)的系统发生分析显示,其与全长病毒基因组具有相似的进化关系(附录p 3)。

包膜棘突蛋白(S)介导受体结合和膜融合,对于确定宿主的向性和传播能力至关重要。通常,冠状病毒的突触蛋白在功能上分为负责受体结合的S1结构域(特别是SARS-CoV的318-510位)和负责细胞膜融合的S2结构域。2019-nCoV S2蛋白显示与bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21约93%的序列同一性,远高于S1域,与这些蝙蝠来源的病毒仅具有约68%的同一性。 S1结构域的N末端结构域和C末端结构域都可以与宿主受体结合。我们检查了Sarbecovirus冠状病毒中刺突蛋白的氨基酸变化(图4)。尽管2019-nCoV和SARS-CoV属于不同的进化枝(图3),但它们在S1中仍具有约50个保守氨基酸,而大多数蝙蝠衍生病毒表现出突变差异(图4)。这些位置大多数位于C端结构域中(图4)。此外,在蝙蝠衍生的菌株中发现了许多缺失,包括455-457、463-464和485-497位(图4)。

2019新型冠状病毒的起源和受体结合特性

直接与受体结合的β冠状病毒的受体结合结构域通常位于S1的C末端结构域中,如沿袭B的SARS-CoV29和沿袭C的MERS-CoV30,31和BatCoV HKU4,32(图5)。通过对四种冠状病毒的不同谱系的受体结合域的系统发育分析(附录p 4),我们发现,尽管在全基因组水平上2019-nCoV更接近bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21, 2019-nCoV的受体结合域位于谱系B之内,更接近SARS-CoV的受体结合域(图5A)。使用Swiss-Model程序33以SARS-CoV受体结合结构域结构(Protein Data Bank ID 2DD8)34为模板对2019-nCoV受体结合结构域的三维结构建模。该分析表明,与其他β-冠状病毒一样,受体结合结构域由核心和外部亚结构域组成(图5B–D)。值得注意的是,2019-nCoV受体结合结构域的外部子结构域与SARS-CoV的结构域更相似。该结果表明,2019-nCoV也可能使用血管紧张素转化酶2(ACE2)作为细胞受体。但是,我们还观察到,负责SARS-CoV受体结合域与ACE2受体结合的几个关键残基在2019-nCoV受体结合域中是可变的(包括Asn439,Asn501,Gln493,Gly485和Phe486; 2019 -nCoV编号)。

2019新型冠状病毒的起源和受体结合特性

【讨论】

从中国武汉市病毒性肺炎患者临床样品的基因组监测中,鉴定出一种新型冠状病毒(称为2019-nCoV).我们对9例患者的样本进行了2019-nCoV的系统发育分析,结果表明该病毒属于Sarbecovirus属。与已知的人类感染冠状病毒(包括导致2003年SARS爆发的病毒)相比,2019-nCoV与两种蝙蝠衍生的冠状病毒株bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21更相似。

从流行病学方面看,我们研究的9名患者中有8名有接触武汉华南海鲜市场的历史,表明他们可能与市场上的感染源密切接触。但是,尽管有一名患者在疾病发作之前就住在市场附近的一家旅馆里,但从未去过市场。该发现表明可能有飞沫传播,又或者患者是被当前的未知来源感染。如今,感染家庭成员和医务人员证实了人与人之间的传播。显然,这次感染是重大公共卫生问题,尤其是当遇上中国春节旅游高峰期,在此期间,数亿人将穿越中国。

作为典型的RNA病毒,冠状病毒的平均进化速率约为每个位点每年10–4个核苷酸取代,在每个复制周期中都会发生突变。因此,令人惊讶的是,此处描述的来自不同患者的2019-nCoV序列几乎相同,具有大于99.9%的序列同一性。这一发现表明,2019-nCoV在很短的时间内就起源于一个来源,并且被相对迅速地检测到。但是,随着病毒传播给更多的人,需要不断监视所产生的突变。

系统发育分析表明,蝙蝠源冠状病毒属于BetaCoronavirus属的所有五个亚属。此外,蝙蝠来源的冠状病毒在Sarbecovirus亚属的基础位置下降,其中2019-nCoV与bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21密切相关,后者也从蝙蝠中取样。这些数据与蝙蝠一般用于冠状病毒的库一致,特别是用于2019-nCoV的库。然而,尽管蝙蝠很重要,但一些事实表明另一只动物正在充当蝙蝠与人类之间的中间宿主。首先,该暴发于2019年12月下旬首次报道,当时武汉大多数蝙蝠物种正在冬眠。其次,在华南海鲜市场上没有出售或发现蝙蝠,而有各种非水生动物(包括哺乳动物)可供购买。第三,2019-nCoV与其近亲bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21之间的序列同一性小于90%,这反映在它们之间相对较长的分支上。因此,bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21不是2019-nCoV的直接祖先。第四,在SARS-CoV和MERS-CoV中,蝙蝠都是天然的水库,另一只动物(SARS-CoV35的带面具的棕榈麝香猫和MERS-CoV的单峰骆驼)作为中间宿主,人类为末端宿主。因此,根据目前的数据,造成武汉爆发的2019-nCoV病毒似乎也可能最初是由蝙蝠宿主的,并且可能已经通过在华南海鲜市场出售的目前未知的野生动物传播给了人类。

先前的研究发现了几种冠状病毒可以结合的几种受体,例如SARS-CoV的ACE2和MERS-CoV的CD26。我们的分子模型显示SARS-CoV的受体结合域与2019-nCoV之间的结构相似。因此,我们建议尽管2019-nCoV受体结合域中存在氨基酸突变,但2019-nCoV可能使用ACE2作为受体。尽管先前使用表达ACE2蛋白的HeLa细胞的研究表明2019-nCoV可以使用ACE2受体,但这些突变是否影响ACE2结合或改变受体的向性性仍需要进一步研究。

重组经常在冠状病毒中发现。正如预期的那样,我们在此处分析的Sarbecoviruses中检测到重组。我们的结果表明,重组事件很复杂,与2019-nCoV相比,蝙蝠冠状病毒更可能发生重组事件。因此,尽管发生了重组,但重组可能不是该病毒出现的原因,尽管如果鉴定出更密切相关的动物病毒,这一推断可能会改变。

总之,我们已经描述了第七种人类冠状病毒的基因组结构,它可以引起严重的肺炎,并阐明其起源和受体结合特性。再总之,与2019-nCoV相关的疾病暴发再次凸显了野生动物中隐藏的病毒库以及它们偶尔扩散到人群中的潜力。

通讯作者:Weifeng Shi,山东第一医科大学,等
发布日期:2020年1月30日
发布渠道:柳叶刀
原文地址:https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(20)30251-8/fulltext
原文标题:Genomic characterisation and epidemiology of 2019 novel coronavirus: implications for virus origins and receptor binding

译者:小西 小硕 | 网易公开课

小肥猪 本文来源:网易 作者:2020/1/30 Weifeng Shi,山东第一医科大学 责任编辑:李昭欣_NS3501
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"囤地"十六年卖了78亿!李嘉诚公司惹怒了成都

新闻 李嘉诚 和记黄埔
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中国基金报
12小时前
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华为轮值董事长:一旦获得许可,华为愿使用高通芯片生产手机

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11小时前
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奢靡!甘肃一官员嗜赌成瘾权色交易 还搞"假投案"

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上游新闻
7小时前
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袁野:澳大利亚反华情绪高涨,有人鼓吹和中国开战

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17小时前
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国防部新发言人谭克非亮相,大校军衔,曾就读于北京大学法学院

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国防部网
7小时前
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违规使用手机泄密,东部战区某旅一战士被降衔退役

新闻 东部战区 主官
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观察者网
1天前
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香港外国记者会就港警修订《警察通例》说三道四?外交部驻港公署

新闻 警察通例 香港
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外交部驻港公署
6小时前
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独家视频丨习近平会见联合国秘书长古特雷斯

新闻 习近平 古特雷斯
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4小时前
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社评:美方可以讹诈一家公司,但讹诈不了中国

新闻 美国 美国政府
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环球时报
11小时前
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为了过冬,印军已经在中印边境种上枸杞了……

新闻 印军 士兵
| 海外网
6小时前
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扬言“撞死你我赔得起”,山东临沂一路虎女司机连撞3次路人被行

新闻 行拘 临沂
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界面新闻
4小时前
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俄媒:22日坠毁的苏-30SM战机或是被僚机击毁

新闻 苏-30 战机
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4小时前
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河南一幼儿园校车与货车相撞 造成4死9伤

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禹州融媒
10小时前
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巴基斯坦陆军首次公开展示VT-4坦克

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13小时前
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海口一幼儿园园长收钱办学位?25名家长被骗近60万,3人被抓

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直播海南微信公号
11小时前
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蔡英文称"怎能让共机在领空耀武扬威",台退将纠错

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环球网
13小时前
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林郑月娥:香港国安法不影响香港法治和司法独立

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11小时前
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马英九喊话蔡英文:政策若错,千万人头落地

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12小时前
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土总统在联合国大会上谈克什米尔问题 遭印度反驳

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环球时报-环球网
13小时前
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禽业残忍真相:鸡蛋是母鸡生的,鸡肉也是母鸡的,那公鸡都去哪了

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| 胖编心头好
1天前
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蔡英文宣称共军在“领空”上“耀武扬威”,台湾退役中将:你说错

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环球网
16小时前
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敏感时刻,蔡英文视察“天驹部队”

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19小时前
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台媒称解放军怕被送往中印边界痛哭 还附了配图

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环球时报-环球网
1天前
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美媒:让美国对台湾提供军事保护的建议,很糟糕

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环球时报-环球网
16小时前
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为什么90%的男人都扛不住丝袜诱惑?

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| 网易H5
7小时前
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谈教文卫体,习近平这些提法很亮眼

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新华网
7小时前
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美国副总统专机起飞后折返 或遇鸟击致发动机故障

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17小时前
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袁野:澳大利亚反华情绪高涨,“还有什么主意比对中国开战更好?

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19小时前
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最新揭秘!CIA对中国铺庞大情报网 数十名特工被抓

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瞭望东方周刊
17小时前
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美国10亿抗疫资金,被五角大楼挪用干这个去了?!

新闻 五角大楼 国防部
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环球时报-环球网
13小时前
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国防部:中印一致同意停止向一线增加兵力

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17小时前
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听华为高管回应"在澳大利亚裁员" 现场响起一片笑声

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14小时前
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大连海事局:9月24日至30日黄海北部执行军事任务

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3小时前
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055远不止航母"带刀侍卫":美军定义为巡洋舰

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1天前
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别让获赞千万的抖音视频,毁掉你的宠物

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8小时前
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老师普及性知识遭家长怒斥:别教她乱七八糟的东西

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1天前
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特朗普联大演讲用"中国病毒"开场 外交部回应

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“被催婚后,她找了6个单身女人同居”

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高校回应斥资1800万购买飞机:资金自筹,将用于新开专业教学

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