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PNAS:比较基因组分析表明,许多动物都可能感染SARS-CoV-2!

2020-08-31 01:15:15托博塔斯知识网
CovId-19是由SARS-CoV-2引起的一种新的冠状肺炎,继续在全球蔓延,对数千万生命和经济造成严重影响。初步研究推测,SARS-CoV(引起SARS的冠状病毒)和SARS-CoV-2的祖先可能是蝙蝠的起源,但无论是SARS-CoV-2还是冠状病毒的祖先,无论它是直接传播给人类的还是通过中间宿主传播尚不清楚。血管紧张素I转化

  CovId-19是由SARS-CoV-2引起的一种新的冠状肺炎,继续在全球蔓延,对数千万生命和经济造成严重影响。初步研究推测,SARS-CoV(引起SARS的冠状病毒)和SARS-CoV-2的祖先可能是蝙蝠的起源,但无论是SARS-CoV-2还是冠状病毒的祖先,无论它是直接传播给人类的 还是通过中间宿主传播尚不清楚。

  血管紧张素I转化酶2(ACE2)是SARS-CoV和SARS-CoV-2的突触蛋白(S)的功能受体,在哺乳动物中是保守的,这也使SARS-CoV-2成为宿主。 广阔。因此,了解SARS-CoV-2和相关冠状病毒的宿主范围对于预测和控制未来新的冠状肺炎大流行至关重要。

  2020年8月20日,美国加利福尼亚大学的一个研究小组通过保护410种脊椎动物的ACE2序列,发表了有关“ PNAS”中SARS-CoV-2潜在宿主的最新研究结果。 对CoV-2受体的潜力分析发现,灵长类和猿类感染SARS-CoV-2的风险最高,其次是哺乳动物,而蝙蝠和穿山甲物种的感染风险较低。还已经检测到用于所有哺乳动物的ACE2编码序列中的选择和加速进化的重要信号。 其中,蝙蝠由于其极高的加速进化水平而处于特定的选择压力下。

  

https:// doi。组织/ 10。1073 / pnas。2010146117

  研究人员首先鉴定了410个脊椎动物(包括252个哺乳动物,72只鸟,65条鱼,17个爬行动物和4个两栖动物)的ACE2同源序列,并分析了它们与已知SARS的对应关系-CoV-2结合残基的25个氨基酸 S与人类ACE2中的S类似,并且基于该残基的氨基酸与SARS-CoV-2 S的RBD之间的相互作用来预测每个物种中ACE2和S的结合程度,即风险程度 SARS-CoV-2。发现灵长类动物和猿类的感染风险最高,ACE2的25个结合残基与人ACE2相同。其次是28种,包括鲸类,鹿,啮齿动物和鸟状灵长类。所有蝙蝠和穿山甲物种的感染风险非常低。

  

  

  不同物种中的ACE2结合残基及其与SARS-CoV-2s蛋白的预测结合趋势

  然后,研究人员选择了28个代表性物种来分析ACE2和SARS-CoV-2 S的结合结构,发现这28个物种的结合结构沿Cɑ骨架高度同源。为了进一步评估结合残基处的氨基酸变化是否会影响ACE2与SARS-CoV-2 S的结合,研究人员分析了人体内ACE2结合残基的变异并鉴定出11种ACE2结合残基变异体。但是所有变体的出现频率非常低。评价了6个错义变体的结构同源性,发现四个是中性的,两个弱了,这不会增强ACE2与SARS-CoV-2 S的结合。

  

  结合趋势与结构同源性分析的结果一致

  接下来,研究人员分析了脊椎动物中ACE2突变的进化进化,发现大多数ACE2序列在脊椎动物和哺乳动物之间具有显着的保守性。测试了这些序列的加速进化和阳性选择,并且发现了哺乳动物中ACE2残基的阳性选择。 哺乳动物中约10%的密码子被加速,并积极选择了18个残基。19个加速残基包括两个正向选择的密码子(Q24和H34),可以增强残基与SARS-CoV-2 S之间的相互作用。

  

  ACE2和SARS-CoV-2结合界面残基处于正选择状态

  鉴于ACE2在哺乳动物中的适应性进化普遍存在的特征,研究人员使用64种哺乳动物来测试是否有任何哺乳动物谱系与其他哺乳动物相比进化特别迅速。结果表明,蝙蝠具有特别高的加速进化水平。 在其加速残基中,T27和M82是SARS-CoV-2 S的结合残基,而Q728在除果蝠以外的37种蝙蝠中均是保守的。这表明与其他哺乳动物相比,蝙蝠中ACE2处于谱系特异性选择压力下。

  简而言之,这项研究结合了比较基因组学和蛋白质结构分析方法来评估ACE2和SARS-CoV-2 S在脊椎动物物种中的结合亲和力,并增强了SARS-CoV-2的天然宿主范围.COVID-19的早期发现提供了 为选择适合COVID-19研究的动物模型和鉴定可用作SARS-CoV-2传播媒介的物种的有用起点。

  结束

  参考资料:

  [1] Broad host range of SARS-CoV-2 predicted bycomparative and structural analysis of ACE2 in vertebrates

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