石正麗新研究:需持續(xù)監(jiān)控蝙蝠 中華菊頭蝠是SARS病毒的宿主

　　蝙蝠SARS相關(guān)冠狀病毒與人類和果子貍的SARS-CoVs有96％的核苷酸序列相似度，其中可變區(qū)最多的是刺突蛋白（S）和輔助蛋白ORF3和ORF8。此外，研究者已經(jīng)確定了不同蝙蝠SARS相關(guān)冠狀病毒基因組中能找到SARS-CoV的所有基因構(gòu)建基塊，這表明SARS病毒的祖先是通過蝙蝠SARS相關(guān)冠狀病毒基因組的重組而來，其起源于蝙蝠。

　　病毒感染的第一步是識別細(xì)胞受體，這也是必不可少的步驟。冠狀病毒的進(jìn)入是由病毒刺突蛋白（Spike，S）和細(xì)胞表面受體之間的特異性相互作用介導(dǎo)，然后病毒與宿主膜之間發(fā)生融合。冠狀病毒刺突蛋白在功能上分為兩個亞基：細(xì)胞附著亞基（S1）和膜融合亞基（S2）。 S1區(qū)域包含N端結(jié)構(gòu)域（NTD）和C端結(jié)構(gòu)域（CTD）；兩者均可用于冠狀病毒受體結(jié)合（RBD）。

　　對于SARS-CoV，其S1-CTD作為RBD與細(xì)胞的受體即血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2（ACE2）結(jié)合。冷凍電鏡和晶體結(jié)構(gòu)分析，確定了SARS病毒的S-RBD與人ACE2之間界面中的一些關(guān)鍵殘基。

　　根據(jù)S蛋白的大小，蝙蝠SARS相關(guān)冠狀病毒可以分為兩個不同的進(jìn)化枝。進(jìn)化枝1包含病毒具有與SARS病毒大小相同的刺突蛋白。而由于5、12或13個氨基酸缺失，屬于進(jìn)化枝2的病毒其刺突蛋白則比SARS病毒的小。

　　盡管RBD有所不同，所有進(jìn)化枝1毒株都可以使用ACE2進(jìn)入細(xì)胞，而進(jìn)化枝2毒株則由于上述缺失無法直接進(jìn)入。這些結(jié)果表明，就基因組相似性和ACE2的使用而言，進(jìn)化枝1的成員很可能是SARS病毒的直接來源。

　　ACE2在功能上分為兩個結(jié)構(gòu)域：N末端結(jié)構(gòu)域參與SARS-CoV結(jié)合，C末端結(jié)構(gòu)域參與心功能的調(diào)節(jié)。先前的結(jié)果表明，不同來源的ACE2的C末端結(jié)構(gòu)域相對保守，而N末端結(jié)構(gòu)域在物種間顯示出更多的多樣性。此前已證明SARS病毒可以利用水鼠耳蝠的ACE2和中華菊頭蝠的ACE2。RBD結(jié)合位點中的微小突變，可將ACE2從對SARS-CoV結(jié)合不易感轉(zhuǎn)變?yōu)橐赘�。由于屬于進(jìn)化枝1的所有SARS相關(guān)冠狀病毒都可從中華菊頭蝠體內(nèi)提取出來，而且也都可以利用ACE2，因此研究者提出問題：中華菊頭蝠ACE2中的變異是否可能有導(dǎo)致了蝙蝠SARS相關(guān)冠狀病毒的多樣性。

　　研究團(tuán)隊研究了中華菊頭蝠ACE2基因的多態(tài)性，并通過分子進(jìn)化分析，蛋白質(zhì)親和力測定和病毒感染測定相結(jié)合，評估了它們對不同蝙蝠SARS相關(guān)冠狀病毒刺突蛋白的敏感性和結(jié)合親和力。

　　結(jié)果表明，SARS相關(guān)冠狀病毒的刺突蛋白多樣性可能會受到中華菊頭蝠ACE2變體的自然選擇壓力； 在長期共存期間，SARSr-CoV刺突蛋白可能會被中華菊頭蝠的ACE2選擇，以維持自身遺傳多樣性并適合中華菊頭蝠的種群。

　　ACE2基因在中華菊頭蝠種群中表現(xiàn)出高度多態(tài)性

　　根據(jù)蝙蝠SARS相關(guān)冠狀病毒的流行情況以及樣品組織的可用性和質(zhì)量，研究者使用來自三個�。ê�北，廣東和云南）的樣品進(jìn)行ACE2擴(kuò)增。

　　除了團(tuán)隊先前測序過的蝙蝠ACE2（分別從湖北，廣西和云南收集的樣本ID 832、411和3357）和其他蝙蝠ACE2（GenBank登記號ACT66275，這是從香港收集的樣本）外，研究者從21只中華菊頭蝠蝠個體中獲得了ACE2基因序列：湖北有5個，廣東有9個，云南有7個。這些蝙蝠ACE2序列在其物種內(nèi)顯示98-100％的氨基酸同一性，與人ACE2的顯示80-81％的氨基酸同一性。

　　這些蝙蝠ACE2在N端區(qū)域觀察到了主要變化，包括一些先前已確定與SARS病毒的 S-RBD接觸的殘基。根據(jù)非同義SNP分析鑒定出8個殘基，包括24、27、31、34、35、38.41和42。這8個殘基的組合產(chǎn)生了8個等位基因，包括RIESEDYK，LIEFENYQ，RTESENYQ，RIKSEDYQ，QIKSEDYQ， RMTSEDYQ，EMKT KDHQ和EIKT EIKTKDHQ，分別命名為等位基因1-8。

　　除了先前研究（等位基因4、7和8）中的ACE2基因型數(shù)據(jù)外，研究者在中華菊頭蝠種群中還鑒定出5個新的等位基因。“等位基因2”在兩個省的樣本中有發(fā)現(xiàn)，“等位基因4”在3個省中有發(fā)現(xiàn)，而其他等位基因似乎在地理上受到限制�？傊�，在廣東發(fā)現(xiàn)了3個等位基因（4、6和8），云南發(fā)現(xiàn)了4個等位基因（1、2、4和7），在湖北發(fā)現(xiàn)了3個等位基因（2、4和5），在廣西和香港分別找到了1個等位基因。在發(fā)現(xiàn)SARS病毒直接祖先的云南一蝙蝠洞中，研究者發(fā)現(xiàn)了4個等位基因共存。

　　綜上所述，這些數(shù)據(jù)表明ACE2變異體已經(jīng)在不同地區(qū)的中華菊頭蝠種群中長期存在。與SARS病毒的S-RBD直接接觸的位點的取代，表明它們在SARS病毒的進(jìn)化和傳播過程中可能具有重要功能。