赢迪文献分享 | 2019-nCoV: 从结构出发重新认识新冠病毒

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赢迪文献分享 | 2019-nCoV: 从结构出发重新认识新冠病毒

日期:2020-02-15 / 人气:

冠状病毒是自然界中已经存在很久的一类病毒,因为病毒外部由钉状的刺突(spike)蛋白形成类似日冕的形状而得名。冠状病毒是一种单链RNA病毒,可编码RNA合成酶和病毒结构蛋白,核酸长度为26~32kbp,病毒直径可以超过100nm,是最大的RNA病毒。由于冠状病毒是单链RNA病毒,因此在病毒复制过程中容易出现变异,这也导致了新型冠状病毒层出不穷。

 

冠状病毒一般通过如下的6个步骤来完成感染和复制:

1. 通过病毒表面的刺突蛋白与细胞表面受体结合,进入细胞;

2. 病毒裂解,释放出核酸RNA;

3. RNA与细胞内核糖体结合,直接表达出RNA合成酶,特异识别病毒RNA;

4. 在RNA合成酶的作用下,复制RNA,并表达出S,M,N,E等蛋白;

5. 在细胞内重新组装出新的病毒颗粒;

6. 释放到细胞外开始新的感染过程。

其中刺突蛋白与细胞表面受体的结合是最重要的一步,ACE2、DPP4等是比较常见的冠状病毒结合受体。由于编码刺突蛋白的基因容易出现突变,因此不同冠状病毒的结合受体以及结合能力都有较大的差别。

 

与之前的SARS-CoV相比,新冠病毒与其核酸相似性只有79.6%,并不是同一个病毒。与此同时,通过数据库比对发现,与一种在中国云南发现的名为Bat SARr-CoV RaTG13的蝙蝠冠状病毒具有96.2%的相似性。推测与SARS-CoV一样,蝙蝠也是新冠病毒的天然宿主,但直接感染人的中间宿主目前还没有确定。与SARS-CoV的序列相比,编码刺突蛋白的S基因只有73.4%的相似性,发生了较大的变化,442、472、479、487等主要受体结合位点的氨基酸残基都不同,也侧面解释了新冠肺炎与非典的不同传染特征。

 

与SARS-CoV一样,ACE2仍然是新冠病毒侵染的主要受体,该受体在粘膜、气道、肺泡、心脏、肾脏等器官的细胞表面均会高表达,提示可能的侵入途径和器官损害。但由于刺突蛋白氨基酸序列的改变,与受体的结合特征和SARS-CoV相比也会有区别。

 

目前新冠肺炎已经传播到了超过20个国家和地区,在国内也尚未完全控制,感染人数大幅超过2003年的非典,提示其具有较强的感染能力。在1月底发表的文章中,基本传染数R0的估计在2.2-2.7,但最新的文章提示新冠肺炎的R0达到3.7-4.7,甚至6.6,远超过非典的传染能力。当R0>1时,如果不加以控制,传染病将以指数方式增长和散布,必须通过有效的隔离和控制来降低有效传染数,需要降低的人群接触比例为1-1/R0。R0=2.2时,需要降低的比例为55%,而R0=6.6时,需要降低85%的人群接触才能有效控制住传染病。希望在国家的强力管控下,疫情早日出现拐点,进而战胜这场疾病疫情。


 

 

 

 

 

参考资料:

1. Lai MM, Cavanagh D. The molecular biology of coronaviruses. InAdvances in virus research 1997 Jan 1 (Vol. 48, pp. 1-100). Academic Press.
2. Cui J, Li F, Shi ZL. Origin and evolution of pathogenic coronaviruses. Nature reviews Microbiology. 2019 Mar;17(3):181-92.
3. Zhou P, Yang XL, Wang XG, Hu B, Zhang L, Zhang W, Si HR, Zhu Y, Li B, Huang CL, Chen HD. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature. 2020 Feb 3:1-4.
4. Huang C, Wang Y, Li X, Ren L, Zhao J, Hu Y, Zhang L, Fan G, Xu J, Gu X, Cheng Z. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China. The Lancet. 2020 Jan 24.
5. Wu JT, Leung K, Leung GM. Nowcasting and forecasting the potential domestic and international spread of the 2019-nCoV outbreak originating in Wuhan, China: a modelling study. The Lancet. 2020 Jan 31.
6. Characteristics of lymphocyte subsets and cytokines in peripheral blood of 123 hospitalized patients with 2019 novel coronavirus pneumonia (NCP).
7. Epidemiological and clinical features of the 2019 novel coronavirus outbreak in China.
8. The Novel Coronavirus, 2019-nCoV, is Highly Contagious and More Infectious Than Initially Estimated.