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分析和阐述了导致武汉近期肺炎暴发的新冠状病毒的进化起源，以及其与导致2002年广东“非典”流行的非典冠状病毒和中东呼吸综合征冠状病毒的遗传进化关系。通过对武汉新冠状病毒穗状蛋白的结构模拟计算，揭示武汉新冠状病毒穗状蛋白与人ACE2蛋白的相互作用，介导人感染的分子途径。研究结果评估了武汉新冠状病毒的潜在人际传播，为尽快确定传播源和途径，制定有效的防控策略提供了科学的理论依据。
|自1992年12月以来，湖北省武汉市爆发了一起不明原因肺炎流行病学调查发现，这些新发肺炎病例都与武汉的“华南海鲜市场”有关武汉市组织了多学科专家咨询调查，通过实验检测等手段将武汉市的肺炎疫情确定为病毒性肺炎。2020年1月8日，一种新的冠状病毒被初步确认为该流行病的病原体。武汉地区病毒性肺炎的爆发类似于2002年广东省“非典”的爆发。它发生在冬天，最初的发生源于与在人类和动物市场交易的活体动物的接触，并且都是由未知的冠状病毒病原体引起的截至1月20日18: 00，中国报告了224例新冠状病毒感染肺炎病例，包括217例确诊病例(武汉198例，北京5例，广东14例)；有7例疑似病例(四川2例，云南1例，上海2例，广西壮族自治区1例，山东省1例)日本报告1例确诊病例，泰国报告2例确诊病例，韩国报告1例确诊病例感染患者中有14名医务人员，新冠状病毒有人传人和传播的趋势。2年1月10日，020发布了武汉新冠状病毒的第一个基因组序列数据，随后从患者体内分离出的新冠状病毒的几个基因组序列相继发布。这些新冠状病毒基因组数据为研究和分析武汉新冠状病毒的进化起源和发病机制提供了第一手资料。
为了了解武汉新冠状病毒与两种已知明显感染人类的冠状病毒之间的关系，本文将武汉新冠状病毒的基因组与2002年非典冠状病毒和中东呼吸综合征冠状病毒的全基因组进行了比较，发现平均序列相似性分别约为70%和40%。其中，不同冠状病毒与宿主细胞相互作用的关键尖峰基因(编码S蛋白)差异较大
为了分析武汉新冠状病毒及其可能的自然宿主的进化起源，研究人员利用武汉新冠状病毒进行了遗传进化分析，并收集了大量冠状病毒数据。结果表明，新武汉冠状病毒属于甜菜冠状病毒属甜菜冠状病毒是一种蛋白质包被的单链正链核糖核酸病毒，寄生并感染高等动物(包括人类)在进化树的位置上，它与非典病毒和非典样病毒相邻，但不属于非典和非典样病毒有趣的是，它们进化过程中常见的外群是寄生在果蝠身上的HKU9-1冠状病毒因此，武汉冠状病毒和非典/非典样冠状病毒的共同祖先是一种类似HKU9-1的病毒由于武汉冠状病毒的进化邻居和外来群体存在于各种蝙蝠中，推测武汉冠状病毒的自然宿主也可能是蝙蝠。像2002年导致非典的非典冠状病毒一样，武汉冠状病毒在从蝙蝠传播到人类的过程中可能有未知的中间宿主载体
由于2002年武汉新冠状病毒与非典病毒和中东呼吸综合征病毒有很大的遗传距离，作者分析了武汉新冠状病毒感染人群的机制和途径。非典型肺炎病毒的硫蛋白和中东呼吸综合征病毒的硫蛋白分别通过与人乙酰胆碱酯酶2蛋白或二磷酸二苯酯蛋白相互作用感染人呼吸道上皮细胞作者首先比较了武汉冠状病毒与非典和中东呼吸综合征病毒S蛋白的宿主受体相互作用区(RBD区)。发现武汉冠状病毒与非典病毒相似，但与RBD地区的MERS病毒有很大不同，因此排除了S蛋白和DPP4相互作用感染人类的可能性。然而，武汉冠状病毒S蛋白和人乙酰胆碱酯酶2之间的相互作用也非常困难——已经被证明在非典病毒S蛋白和乙酰胆碱酯酶2之间相互作用的五个关键氨基酸中，有四个在武汉冠状病毒中发生了变化。
为了清楚地分析这个问题，作者采用分子结构模拟的计算方法对武汉冠状病毒S蛋白和人ACE2蛋白进行了结构对接研究，并取得了令人惊讶的结果虽然武汉冠状病毒S蛋白中与乙酰胆碱酯酶2蛋白结合的5个关键氨基酸中有4个发生了变化，但这些变化的氨基酸完全保持了非典病毒S蛋白与乙酰胆碱酯酶2蛋白相互作用的原始结构构象虽然武汉新冠状病毒的新结构与ACE2蛋白之间的相互作用能力因少量氢键的丢失而降低(与非典病毒S蛋白和ACE2的作用相比)，但它仍然达到很强的结合自由能(-50.6千卡/摩尔)这表明武汉冠状病毒通过S蛋白与人乙酰胆碱酯酶2相互作用的分子机制感染人呼吸道上皮细胞研究结果预测武汉冠状病毒感染人类的能力较强，为科学防控、制定防控策略和开发检测/干预技术奠定了科学的理论基础。研究成果
由中国科学院上海巴斯德研究所、军事医学研究所国家应急防控药物工程技术研究中心和中国科学院分子植物卓越中心合成生物学重点实验室在国家重大科技项目“重大新药创造”(应急药物新品种及其关键创新技术体系的研发)的支持下完成该研究还得到国家自然科学基金和中国科学院战略生物资源计划“生物资源衍生银行”项目的支持。许新田、陈平和王方静是第一批合著者。
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