揭示SARS-CoV-2起源:基因组视角
COVID-19大流行仍是全球公共卫生严峻威胁,扰乱世界经济。SARS-CoV-2,导致疫情的病毒,非典型流感株;它攻击上下呼吸道,损害基本呼吸过程、导致显著死亡率。截至2020年4月6日,Worldometer报告全球1,337,166确诊、74,176死亡。
分析SARS-CoV-2基因组提供病毒起源关键洞察、指导诊断开发、引导治疗创新以减少生命损失。
理解SARS-CoV-2基因组
SARS-CoV-2为单链RNA病毒,基因组近30千碱基、12个推定开放阅读框。中国研究者2019年12月首次测序基因组,多团队后发布完整序列,现公开于GenBank和冠状病毒数据库。
SARS-CoV-2病毒起源
阴谋论常在疫情中滋生,助长对国家、文化、群体的偏见。严谨证据基础方法对抗错误信息至关重要。基因组分析明确显示SARS-CoV-2自然演化、非实验室构建1,2。全球采样100余株在核苷酸层面超99.5%同一,表明区域突变极少、传播力极强。
既往冠状病毒—SARS-CoV(2002中国)、MERS-CoV(2012沙特)——均溯源蝙蝠。蝙蝠冠状病毒RaTG13测序显示与SARS-CoV-2 96.2%同一性,确认人畜共患起源。此外,与马来穿山甲冠状病毒91%基因组相似性提示穿山甲可能作为中间宿主。穿山甲因亚洲传统医药和美食珍视,是全球贩运最多哺乳动物。
SARS-CoV-2与其他冠状病毒序列同一性≤88%。系统发育分析将SARS-CoV-2、RaTG13、穿山甲CoV置于新型β-冠状病毒分支,如下图所示。

冠状病毒如何进入宿主?
刺突(S)蛋白是多功能分子机器,由S1、S2两亚基组成。S1结合宿主受体,S2介导膜融合。受体结合域(RBD),长193氨基酸,附着人ACE2受体——表达于肺、动脉、心、肾、肠细胞。ACE2正常调节血压转化血管紧张素II为血管紧张素1-7,也作为病毒入口。
穿山甲CoV和SARS-CoV-2共享高度保守RBD序列,含相同关键结合残基(LFQSNY)。相反,蝙蝠SARS-CoV-2 RBD在17残基不同,含5关键结合位点,提示无实验确认下ACE2相互作用有限。

刺突蛋白在S1/S2边界含呋喃切割位点,记为PRRARSV,被宿主FURIN蛋白酶识别。获取此基序可能代表“功能获得”事件,使病毒高效感染人类细胞。靶向此切割位点可提供阻断病毒入侵的治疗策略。

总体,刺突蛋白优化RBD、呋喃切割基序、强ACE2亲和力提示蝙蝠和穿山甲冠状病毒间自然选择和重组事件。这些发现支持通过自然重组而非实验室操作产生的人畜共患起源。
SARS-CoV-2传给人类的直接供体
SARS-CoV-2基因组展现蝙蝠RaTG13和穿山甲CoV序列镶嵌,符合重组。识别精确中间宿主——无论另一穿山甲物种或武汉海鲜市场存在的其他野生动物——仍是开放问题。阐明起源对防范未来溢出事件和全球大流行至关重要。
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