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2019新型冠狀病毒「基因團伙」作案手法揭秘

2019新型冠狀病毒
來自知乎的圖片
2019-nCoV

命名時間 :2020年1月12日

命名組織 :世界衛生組織

2019新型冠狀病毒(2019-nCoV),因2019年武漢病毒性肺炎病例而被發現[1],2020年1月12日被世界衛生組織命名。冠狀病毒是一個大型病毒家族,已知可引起感冒以及中東呼吸綜合徵(MERS)和嚴重急性呼吸綜合徵(SARS)等較嚴重疾病。新型冠狀病毒是以前從未在人體中發現的冠狀病毒新毒株。

2019年12月以來,湖北省武漢市持續開展流感及相關疾病監測,發現多起病毒性肺炎病例,均診斷為病毒性肺炎/肺部感染。[2]

人感染了冠狀病毒後常見體徵有呼吸道症狀、發熱、咳嗽、氣促和呼吸困難等。在較嚴重病例中,感染可導致肺炎、嚴重急性呼吸綜合徵、腎衰竭,甚至死亡。目前對於新型冠狀病毒所致疾病沒有特異治療方法。但許多症狀是可以處理的,因此需根據患者臨床情況進行治療。此外,對感染者的輔助護理可能非常有效。[3]

目錄

基因團伙

冠狀,指病毒的獨特形狀,作為一種大型病毒家族,冠狀病毒常見於哺乳類和鳥類中。

與動植物基因組相比,2019新型冠狀病毒(2019-nCoV)基因組實在太簡約,但並不簡單。那麼,2019-nCoV基因組中的這幾個基因又是怎樣「朋比為奸」的?

2019-nCoV基因組簡約但並不簡單

根據NCBI數據庫中,2019-nCoV的NC_045512.2版本,2019新型冠狀病毒的基因組序列是具有29903bp的單鏈RNA(ss-RNA)。這麼少的遺傳信息物質,卻擁有10個基因,並經濟高效地編碼了這10個蛋白,而在許多高等生物中一個長點的基因就可以是30Kbp以上,可見這個病毒RNA基因組的簡約。我們人類擁有30億個鹼基對、2萬多個基因,但在2019-nCoV用不到人類萬分之一的鹼基序列、二千分之一的基因的攻擊下,我們卻節節潰敗,這就是它的不簡單。

在2019-nCoV基因組中,最長基因編碼4405個氨基酸,這個蛋白是非結構性多蛋白,包括多個複製酶功能域。複製酶是一種依賴於RNA的RNA聚合酶,RNA聚合酶是RNA生成的催化劑。由於2019-nCoV不存在RNA病毒複製所需的RNA聚合酶,只有進入宿主細胞後,直接以病毒基因組RNA為翻譯模板,表達出病毒RNA聚合酶。進而是應用這個酶完成負鏈亞基因組RNA的轉錄合成、各種結構蛋白mRNA的合成,從而進行病毒基因組RNA的複製。

冠狀病毒感染會重新排列宿主細胞膜,以組裝複製/轉錄複合體,在其中發生病毒基因組的複製和病毒mRNA的轉錄。在之前的基因組研究中,報告過已知nsp3和nsp4的共存會引起膜重排,但尚不清楚這兩種蛋白相互作用的潛在機制。通過使用SARS-CoV的感染性cDNA克隆和複製子系統,nsp3-nsp4相互作用的喪失消除了病毒複製。所以如果能改變這個基因的複製酶功能域,或許可以揭示治療乙型冠狀病毒感染的抗病毒靶標。

2019-nCoV里的「護衛」「衝鋒兵」「運輸兵」

在冠狀病毒基因組中,有三個基因是該病毒的「護衛」「衝鋒兵」以及「運輸兵」。

第一個S基因,編碼刺突糖蛋白,這是用於包病毒的外殼的蛋白。第二個M基因,編碼膜糖蛋白,負責營養物質的跨膜運輸、新生病毒出芽釋放與病毒外包膜的形成。另外E基因,是很短的編碼75個氨基酸小包膜糖蛋白,可以與包膜結合的蛋白。這三個傢伙就形成了病毒蛋白的脂肪膜,把這個病毒「老大」(30K的單鏈RNA)給包起來。其實單鏈的RNA是十分不穩定,且容易變異,而且由於人體有大量的RNA酶會迅速消滅RNA,它只有在蛋白外殼的保護和引導下,才能進入人體「撒野」。

此外,該基因組中,如ORF3a和近緣病毒不同株系比對顯得更「積極」,相似度為75%—91%,應該是冠狀病毒變異的先驅基因,但功能不太明確;ORF7a是一個單次穿膜蛋白,和最近緣病毒的同源基因相似度較高,在84%以上,這個基因可能是冠狀病毒的基本功能基因,從而序列較保守;ORF8是一個很詭異的基因,功能不太明確,但蛋白序列變異大,可能受自然選擇壓力較小,要不然變異率不會這麼高;ORF10是一個核衣殼磷蛋白,該蛋白將病毒基因組包裝到螺旋核糖核衣殼(RNP)中,並在病毒自組裝過程中起基本作用。它是一種具有多種活性的蛋白質,與近緣病毒的同源基因相似度高達90%,這可能是因為該基因負責着病毒基因組包裝的看家功能。

2019-nCoV與最近緣病毒的全基因組相似覆蓋度為88%,相似度為82%。由於病毒沒有化石,很難從基因組分化的角度判斷不同病毒世代變異率。因而,2019-nCoV和地球的許多病毒一樣,長期在人類周圍,人類永遠無法真正意義地「消滅」它們,只能驅離這10個基因早點遠離我們的基因,從而避免它們進入人體當起「統治者」,指導裡面2萬多個基因里的部分「叛變者」的產物為它服務[4]

聲明

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參考資料