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《比较基因组分析揭示了人类冠状病毒SARS-CoV-2与Bat-SARSr-CoV RaTG13之间的特定突变模式》

  • 来源专题：新发突发疾病（新型冠状病毒肺炎）
  • 编译者： 蒋君
  • 发布时间：2020-03-22

  • 新型冠状病毒SARS-CoV-2（2019-nCoV）是冠状病毒科的成员，包含具有正极性的单链RNA基因组。为了揭示SARS-CoV-2基因组的进化机制，我们对新测序的SARS-CoV-2菌株和20个紧密相关的冠状病毒菌株进行了全面的基因组分析。在不同SARS-CoV-2菌株之间的基因组93个位点的98个核苷酸突变中，其中58个引起氨基酸变化，表明是中性进化的结果。然而，SARS-CoV-2 WIV04和Bat-SARSr-CoV RaTG13之间的刺突基因的核苷酸取代与氨基酸取代的比率（9.07）远高于其他冠状病毒之间的比较（范围1.29-4.81）。 SARS-CoV-2和RaTG13之间的同义突变升高，表明它们经历了更强的纯化选择。此外，它们的核苷酸取代富含T：C过渡，这与RNA 3'至5'外切核糖核酸酶（ExoN）失活引起的突变特征一致。 SARS-CoV-2与其他菌株在冠状病毒谱系B中的密码子用法相似，这表明它对突变模式的影响很小。在SARS-CoV-2 WIV04与Bat-SARSr-CoV RaTG13的比较中，在所有进行的比较中，非同义替换率与同义替换率（dN / dS）的比率最低，这再次确认了SARS-CoV-2在严格的选择压力。此外，某些刺突蛋白的位点可能会受到阳性选择。因此，我们的结果将有助于了解有助于病毒致病性及其与宿主适应性的进化机制。

  • 原文来源：;http://biorxiv.org/content/early/2020/03/02/2020.02.27.969006.abstract
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    • bioRxiv预印平台于3月30日发表了印度马加德大学等发表的论文“Comparative Genomic Analysis of Rapidly Evolving SARS CoV-2 Viruses Reveal Mosaic Pattern of Phylogeographical Distribution”。文章指出，迫切需要针对新型SARS-CoV-2的通用疫苗的开发控制COVID19大流行，这种大流行似乎比以前的SARS和MERS暴发都要严重。但是，由于新型SARS-CoV-2显示出高传播速率，因此需要充分理解SARS-CoV2基因组中隐藏的潜在严重性。 该团队研究了来自全球不同地理区域的95个SARS-CoV-2菌株的完整基因组，以揭示新型SARS-CoV-2在全球的传播方式。该研究结果表明，邻国之间没有该病毒的直接传播模式，这表明疫情是受感染的人类前往不同国家的结果。该团队揭示了来自美国的10个病毒分离物中nsp13，nsp14，nsp15，nsp16（存在于ORF1b多蛋白区域）和S-蛋白质中的独特单核苷酸多态性（SNP）。这些病毒蛋白参与RNA复制和加工，表明在美国人群中传播的新型SARS-CoV-2株比在其他国家中传播的高度进化。此外，该团队发现了一个来自美国的分离株（MT188341）在nsp16的2540位和2570位之间携带移码突变，该突变体起着mRNA cap-1甲基转移酶（2'-O-MTase）的作用。因此认为新型SARS-CoV-2的复制机制正在迅速发展，以逃避宿主的挑战以及适应生存。文章指出，需要考虑这些突变，否则将难以制定有效的治疗策略。ORF1ab多蛋白（dN / dS = 0.996，0.575）和S蛋白（dN / dS = 0.88）的dN / dS值也接近1，可能赋予病毒选择优势。通过构建SARS-CoV-2-人类相互作用基因组，进一步揭示了多种宿主蛋白（PHB，PPP1CA，TGF-beta，JACK1，JACK2，SOCS3，STAT3，JAK1-2，SMAD3，BCL2，CAV1和SPECC1）由病毒蛋白（nsp2，PL-PRO，N蛋白，ORF7a，MS-ORF3a复合物，nsp7-nsp8-nsp9-RdRp复合物）操纵以介导宿主免疫机制。 *注，本文为预印本论文手稿，是未经同行评审的初步报告，其观点仅供科研同行交流，并不是结论性内容，请使用者谨慎使用。
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  • 《Science最新发文称研究基因组突变可以揭示新型冠状病毒的传播模式，但很容易被过度解读》
    • 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：2020-03-17
    • 3月9日，Science期刊发表了题为“Mutations can reveal how the coronavirus moves—but they’re easy to overinterpret”的新闻文章。 2月28日，Christian Drosten在网上公布了新型冠状病毒的基因序列后，他立即在Twitter上发出警告。随着病毒在世界各地的传播，超过350个SARS-CoV-2的基因组序列已经在在线平台GISAID上共享。这些序列暗含着SARS-CoV-2病毒的传播和进化线索，但由于这些序列只代表了感染病例的一小部分，并且显示出很少的信号差异，因此正如Drosten所意识到的，它们很容易被过度解读。 柏林Charité大学医院的一名病毒学家对一名在意大利感染COVID-19的德国患者的病毒进行了测序。这个基因组看起来与一个多月前在巴伐利亚州首府慕尼黑的一名患者身上发现的病毒基因组相似，且这两种病毒都有三个在中国早期病毒序列中没有发现的突变。Drosten意识到这可能会产生这样的想法，即意大利疫情是巴伐利亚州疫情的“种子”。但他认为，携带这三种突变的中国变体病毒也有可能走上了通往两国的独立道路。因此Drosten在Twitter上说，新测序的基因组“不足以证明慕尼黑和意大利之间存在联系”。 但他的警告无人理会。几天后，美国弗雷德•哈钦森癌症研究中心Trevor Bedford在Twitter上写道，这表明巴伐利亚州的疫情显然没有得到控制，似乎导致了意大利的疫情。这一分析广泛流传，《Technology Review》发言称，“慕尼黑事件可能与整个欧洲相当一部分的疫情有关”，Twitter用户呼吁德国道歉。 现在，更多的病毒多样性正在出现。与所有病毒一样，SARS-CoV-2是随着时间进行随机变异的，只有一部分变异会被病毒的纠错机制捕获并纠正。爱丁堡大学的分子进化生物学家Andrew Rambaut说，在其30000个碱基对的基因组中，SARS-CoV-2平均每月积累约1到2个突变。它的变异速度大约是流感的2到4倍。利用这些微小的变化，研究人员可以绘制系统发育树，还可以在不同的COVID-19病例之间建立联系，并判断是否有未被发现的病毒传播。 科学家还将通过研究基因组的多样性，寻找可能改变病原体危险程度或传播速度的突变。但在这方面，也需要谨慎。Drosten说，大多数基因组的改变不会改变病毒的行为。他补充说，确认突变有影响的唯一方法就是在细胞培养或动物模型中研究它，并举例说明它在进入宿主细胞或传播能力方面已经变得更强。如果病毒真的以一种重要的方式发生了变化，它可能会向任何一个方向发展，使其变得更多或更少危险。 然而，目前仍很少有关于病毒传播的确切结论出现，部分原因是因为基因组的丰富性仍然是全世界超过10万个病例中的一个小样本。尽管中国占了所有COVID-19病例的80%，但在已发表的基因组中，只有三分之一来自中国，很少有来自后来病例的基因组。而且这些研究成果都是在爆发初期得出的，大多数基因组仍然非常相似，这使得很难得出确切结论。英国贝德福德大学的计算生物学家Richard Neher说：“我们只发现了少量的突变，这使得这些基因群非常模糊。随着疫情的爆发，我们希望看到越来越多的多样性和越来越清晰的病毒演变过程”。
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