《微生物所在新冠病毒跨种传播研究中取得进展》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2020-10-14
  • 新冠病毒(SARS-CoV-2)是导致新冠肺炎(COVID-19)的病原体,目前疫情形势仍不容乐观。已有研究认为SARS-CoV-2可能起源于蝙蝠,除感染人外,还可以感染猫、狗、老虎和水貂等,但其跨种传播过程或中间宿主仍不清楚。

      2020年9月29日,中国科学院微生物所研究团队联合清华大学团队在Cell Discovery期刊上在线发表了题为“Broad host range of SARS-CoV-2 and the molecular basis for SARS-CoV-2 binding to cat ACE2”的文章,发现SARS-CoV-2具有广泛的可能宿主范围,同时根据病毒刺突(S)蛋白受体结合域(RBD)与ACE2的结合能力,排除了一些潜在的宿主,有助于寻找真正的中间宿主,强调了监测易感动物的必要性,防止其成为新的传播源头,导致疫情再次暴发。

      SARS-CoV-2是目前发现可以感染人的第七种冠状病毒,同SARS-CoV一样,利用血管紧张素转换酶2(ACE2)作为入侵受体。病毒囊膜蛋白与宿主细胞受体的相互作用是介导病毒感染的首要步骤,且在很大程度上也决定着病毒的宿主范围,因而对该相互作用的研究不仅有助于理解病毒感染,而且对研究病毒的跨种传播及传染病的防控具有重要指导意义。研究者以来自哺乳纲和鸟纲的11个目的26个物种的ACE2为研究对象,包括家畜、宠物和野生动物等,探究其与SARS-CoV-2 刺突(S)蛋白受体结合域(RBD)的结合情况。

      研究结果显示,SARS-CoV-2 RBD可以与多个物种(17/26)ACE2相互作用,包括灵长目(猴)、兔形目(兔)、鳞甲目(马来穿山甲)、食肉目(猫、果子狸、狐狸、狗、貉)、奇蹄目(马)、偶蹄目(猪、野生双峰驼、羊驼、牛、山羊、绵羊)和翼手目(小棕蝠、棕果蝠),并且这些物种的ACE2可以介导SARS-CoV-2假病毒进入细胞;同时,研究还发现SARS-CoV RBD除了可以结合上述17个物种ACE2外,还可以结合小鼠(啮齿目)的ACE2,表明SARS-CoV的宿主受体范围可能与SARS-CoV-2不同。该研究也排除了一些SARS-CoV-2的潜在中间宿主,包括啮齿目(豚鼠、大鼠、小鼠)、翼手目(马铁菊头蝠、中华菊头蝠、菲菊头蝠)、食虫目(西欧刺猬)、非洲兽总目(小马岛猬)、和鸡形目(鸡),这为寻找新冠病毒的中间宿主提供了重要线索。

      目前已有多个证据表明猫可以感染SARS-CoV-2,值得注意的是,老虎和狮子(属于猫科)也被报道可以感染SARS-CoV-2,这些结果说明猫科动物在SARS-CoV-2的传播中可能扮演着重要角色。本研究解析了SARS-CoV-2 RBD与猫ACE2复合体的冷冻电镜结构,发现SARS-CoV-2 RBD结合猫ACE2的方式与结合人ACE2相似,但至于猫是否为SARS-CoV-2的中间宿主仍需进一步的研究。

  • 原文来源:http://www.im.cas.cn/xwzx2018/kyjz/202010/t20201012_5715163.html;https://www.nature.com/articles/s41421-020-00210-9
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  • 《微生物所合作在古菌病毒结构研究中取得新进展》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2022-07-30
    • 上世纪七十年代,美国科学家Woese等提出了三域学说,将地球上的生命分为三种形式(或域),即细菌、古菌和真核生物。古菌常见于高温热泉、盐碱湖、厌氧等极端环境。1984年,德国人Zillig等首次从热泉古菌中分离到了病毒,该病毒形态为此前从未见过的纺锤形(60×100nm),宿主是极端嗜酸嗜热古菌─硫化叶菌(Sulfolobus)。这些纺锤形病毒(Sulfolobus spindle-shaped virus,SSV)属于微小纺锤形病毒科,几乎存在于世界各地的所有高温硫泉中,至今已分离得到20多个病毒株(SSV1~22)。纺锤形是古菌病毒的常见形态,在海洋、盐湖、酸性矿山、极地水体等许多自然环境都已发现。除了形状奇特,纺锤形病毒基因组中约3/4的基因功能未知,这些病毒的衣壳形态构建规则、极端环境适应机制、生活史、与宿主之间的相互作用、起源与进化等成为研究热点。 黄力研究团队致力于研究纺锤形病毒和其他古菌病毒,先后发现了包括四株微小纺锤形病毒(SSV19~22)在内的多个新的古菌病毒,并深入探讨了微小纺锤形病毒的感染过程及关键步骤。解析微小纺锤形病毒结构对于理解病毒组装方式、入侵机制和核酸释放等过程非常重要,但是由于此类病毒衣壳通常柔性较大,先前获得的冷冻电镜结构的分辨率都很低,难以看清微小纺锤形病毒的真实面貌。 黄力团队与湖南师范大学刘红荣、程凌鹏团队合作,利用近期分离的SSV19,获得了近原子分辨率的病毒颗粒尾部结构。研究发现,SSV19的主要衣壳蛋白(major capsid protein)VP1构成七股螺旋,左手盘绕,组成整个病毒衣壳,病毒颗粒的尾部由七次对称的喷嘴蛋白(nozzle protein)C131、连接蛋白(adaptor protein)B210和尾刺蛋白(tailspike protein)VP4组成。七次旋转对称的病毒衣壳结构属首次发现。在尾部和衣壳之间发现了脂质分子,解开了此类病毒脂质定位之谜。 他们还发现尾刺蛋白含有与细菌甘露聚糖水解酶活性部位相似的结构域,提示该病毒可能通过识别、甚至水解细胞表面的糖链进入宿主细胞。有意思的是,VP1与一种古菌杆状病毒的主要衣壳蛋白结构高度相似,说明纺锤形和杆状病毒衣壳有着共同的结构基础;此外,SSV19的喷嘴蛋白与疱疹病毒和细菌噬菌体的相应蛋白在结构上相似,提示这些感染古菌、真核生物和细菌的病毒可能具有共同祖先。 本研究的结果有助于揭示微小纺锤形病毒颗粒组装、宿主识别与进入、病毒DNA释放等环节的分子细节,增加对古菌病毒及其演化规律的认识。 上述工作已于2022年7月27日在线发表于《美国科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,PNAS)。黄力研究员、湖南师范大学刘红荣教授、程凌鹏副教授为该论文的共同通讯作者。湖南师范大学硕士生韩阵、中国科学院微生物研究所博士生袁琬娟为并列第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、湖南省自然科学基金创新群体项目等的资助。 论文链接:https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2119439119
  • 《微生物所研究团队取得新冠病毒血清分型新进展》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2023-11-01
    • 近日,中国科学院微生物研究所高福研究团队与王奇慧研究团队 在Science Bulletin发表题为“Classification of five SARS-CoV-2 serotypes based on RBD antigenicities” 的研究论文,对新冠病毒的变异株进行了血清分型,为未来针对新冠病毒的多价广谱疫苗和抗体的设计提供了依据,为新冠病毒的预防和治疗提供了重要科学基础。   大量研究数据表明,随着时间推移,新冠病毒变异株之间的血清交叉中和越来越弱,表明其抗原性正在不断分化,可能已进化出多种血清型。病毒的血清型是设计广谱疫苗和抗体的关键依据,在HPV疫苗等多价疫苗的研究中发挥了重要作用。对新冠病毒进行血清分型一方面可以快速归类新变异株以评估其免疫逃逸能力,另一方面可以用于设计广谱的多价疫苗和抗体,达到广谱的预防和治疗效果。   研究者基于前期开发的mRNA疫苗设计与评估平台,以小鼠血清交叉中和的方法系统研究了23种具有代表性的新冠病毒毒株的RBD抗原性,并根据抗原性的相似性划分了5种血清型。其中,I型包含了Omicron出现之前的所有变异株,且根据抗原性特点可以进一步分为Ia和Ib两个亚型。II-V型则涵盖了处于不同进化阶段的多种Omicron亚型,包括BA.1,BA.2,BA.5和XBB等。基于不同血清型的抗原性数据(图1),即可方便的选取具有代表性的毒株作为抗原设计多价广谱疫苗和抗体,也可以对新型变异株进行归类以快速评估其免疫逃逸能力。   中国科学院微生物研究所与山西农业大学联合培养的博士生胡世雄、微生物所与云南大学联合培养硕士生吴春丽、北京大学博士生吴鑫凯为论文共同第一作者,微生物所高福院士、王奇慧研究员、杜沛副研究员,以及北京大学陆剑教授为论文共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院等相关项目的经费支持。   论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927323006837