冠状病毒的传染宿主_突破 | 中国学者首次批露武汉新型冠状病毒的进化来源和传染人的分子作用通路

1992年1月21日020，中国科学院上海巴斯德研究所研究员郝佩、中国军事医学研究所国家应急防控药物工程技术研究中心研究员钟武与中国科学院分子植物卓越中心合成生物学重点实验室研究员李璇合作。《中国科学》生命科学在线发表“新冠状病毒从正在进行的五号染色体断裂中的进化及其峰值蛋白的hu风险模型”。“人的传播”，分析了导致武汉最近爆发的肺炎的新型冠状病毒的进化起源，以及它与导致2002年广东“非典”流行的“非典”冠状病毒和“MERS”冠状病毒的遗传和进化关系。通过对武汉地区新型冠状病毒尖峰蛋白的结构模拟，揭示了武汉地区新型冠状病毒尖峰蛋白与人血管紧张素转换酶2蛋白的相互作用，并介导了人感染的分子途径。

综上所述，本结果评价了武汉新型冠状病毒的潜在人类感染力，为尽快确定感染源和途径，制定有效的防控策略提供了科学的理论依据。

|自1992年12月019日以来，一次不明原因的肺炎暴发集中在湖北省武汉市流行病学调查发现，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，新的冠状病毒被初步确定为该流行病的病原体武汉地区

病毒性肺炎的暴发与2002年广东省非典疫情有许多相似之处，均发生在冬季，均源于与人畜市场交易的活动物接触，均由未知冠状病毒病原体引起。截至1月20日18: 00，中国已报告224例新型冠状病毒感染肺炎，其中已确诊217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，新型冠状病毒有人传人和传播的趋势

2年1月10日，020，武汉新冠状病毒第一个基因组序列数据公布。后来，从病人身上分离出的新型冠状病毒的几个基因组序列相继被公布。这些新型冠状病毒基因组数据为研究和分析武汉新型冠状病毒的进化起源和发病机制提供了第一手资料。

为了了解武汉新型冠状病毒与已知已明确感染人类的两种冠状病毒之间的关系，本文研究人员将武汉新型冠状病毒基因组与2002年非典冠状病毒和MERS冠状病毒进行了比较，发现它们的序列相似性平均分别为约70%和约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)有较大差异

为了分析武汉新型冠状病毒的进化起源和可能的自然宿主，研究者利用武汉新型冠状病毒，收集了大量冠状病毒数据进行遗传进化分析。结果表明，武汉新冠状病毒属于β冠状病毒贝塔冠状病毒是一种蛋白包被的单链正链核糖核酸病毒，寄生和感染高等动物(包括人类)在进化树的位置上，它与非典病毒和类非典病毒相邻，但不属于非典和类非典病毒有趣的是，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于香港大学9-1的病毒由于武汉冠状病毒的进化邻居和外来群体在各种蝙蝠中均有发现，推测武汉冠状病毒的自然宿主也可能是蝙蝠。就像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年武汉新型冠状病毒与SARS病毒和MERS病毒有很大的遗传距离，作者分析了武汉新型冠状病毒感染人的机制和途径传染性非典型肺炎病毒S蛋白和多囊卵巢综合征病毒S蛋白分别通过与人血管紧张素转换酶2蛋白或磷酸二苯酯蛋白相互作用而感染人呼吸道上皮细胞作者首先比较了武汉冠状病毒与SARS和MERS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RBD地区的SARS病毒相似，但与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蛋白和人血管紧张素转换酶2之间的相互作用也非常困难——已被证明在非典病毒S蛋白和血管紧张素转换酶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蛋白和人血管紧张素转换酶2蛋白进行了结构对接研究，并获得了令人惊讶的结果尽管武汉冠状病毒S-蛋白中与ACE2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总体上完美地保持了非典病毒S-蛋白与ACE2蛋白相互作用的原始结构构象尽管武汉新冠状病毒的新结构与ACE2蛋白之间的相互作用能力由于一些氢键的缺失而降低(与非典病毒的S蛋白和ACE2的作用相比)，但它仍具有很强的结合自由能(-50.6千卡/摩尔)这一结果表明武汉冠状病毒通过S蛋白与人血管紧张素转换酶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具有很强的感染人类的能力，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、中国军事医学研究院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“重大新药创制”(急救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也得到了国家自然科学基金和中国科学院战略生物资源计划“生物资源衍生库”项目的支持。徐新田、和王是第一作者。