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:

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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.