责编丨迦溆
作为冠状病毒的一个属,β冠状病毒(β-CoV)又可分为四个谱系。其中,B谱系包含SARS-CoV和最新的SARS-CoV-2,已有超过200个病毒序列发表。随着基因测序的发展,全球动物种群体内的数千个新病毒序列相继揭晓。不过,尚不知这些病毒是否会出现在人体内,而目前检测它们是否可以进入人类细胞的技术都存在技术门槛高、耗时、费用高的问题。
2月24日,来自美国国立卫生院的研究团队在Nature Microbiology杂志发表了题为Functional assessment of cell entry and receptor usage for SARS-CoV-2 and other lineage B betacoronaviruses的最新研究成果,该论文报道了一种快速高效的方法用来检测B类冠状病毒(包括新型冠状病毒(SARS-CoV-2))利用受体感染不同物种细胞的能力。研究表明,病毒进入宿主过程中,宿主蛋白酶的加工是几种谱系B病毒的重要屏障,而绕过该屏障可使几种谱系B病毒通过未知受体进入人类细胞。此外,该研究还证明了不同的B类冠状病毒如何重组以进入人体细胞,同时,进一步证实了人ACE2是SARS-CoV-2的受体。
所有冠状病毒都会编码一种表面蛋白,也称棘突(spike protein),这个蛋白会与一个细胞受体(ACE2)相结合,介导病毒进入细胞。对于β冠状病毒来说,棘突蛋白的一个区域,即受体结合域(RBD),会与宿主细胞发生相互作用。一旦结合,附近的一个蛋白酶家族的宿主酶会剪切棘突,帮助病毒进入。
最新的这项研究中,研究人员描述了一种新方法,可以快速筛查B谱系β冠状病毒的受体结合域,比传统方法更快,成本效率比更高。作者用这种方法检测了B谱系β冠状病毒所有已发表的受体结合域序列的受体使用情况。他们发现,这些受体结合域可以分为三个不同分支,利用血管紧张素转换酶2(ACE2)这种人体细胞受体进入细胞的属于分支1(下图)
随后,研究人员证实了利用蛋白酶处理,可以增强各种细胞系中谱系B的冠状病毒进入细胞感染(下图)。研究还表明,不同RBD的分类决定了病毒使用利用人类ACE2侵染细胞。
据悉,在这项研究开展的过程中,中国暴发了新型冠状病毒SARS-CoV-2(原文:While our study was ongoing, a lineage B betacoronavirus was identified as the etiological agent behind an outbreak of pneumonia in Wuhan, Hubei, China (SARS-CoV-2). )。作者利用这种新的筛查技术,快速确认了ACE2受体就是SARS-CoV-2进入细胞的入口。他们在分析该病毒的棘突时发现,其与分支1中的其它病毒最为相似,包括SARS-CoV。
由于在病毒爆发的早期,缺乏相关病毒的序列信息,会阻碍病毒的检测。这项研究开发的高效平台,可以大批量监测相关病毒的人畜共患病潜能。研究发现,其它几种谱系的B类冠状病毒也能够通过未知受体进入人类细胞,而且B类冠状病毒的棘突蛋白能够通过重组得以与已知的宿主受体结合进入。
总的来说,该工作强调了在蛋白序列和功能水平上持续监控冠状病毒(包括新冠病毒)的重要性,以备更好的应对下一次可能出现的新型病毒爆发。
原文链接:
https://nature.com/articles/s41564-020-0688-y
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