亮點關注丨新型冠狀病毒篩查方法應用於近期SARS-CoV-2暴發


作為冠狀病毒的一個屬,β冠狀病毒(β-CoV)又可分為四個譜系。其中,B譜系包含SARS-CoV和最新的SARS-CoV-2,已有超過200個病毒序列發表。隨著基因測序的發展,全球動物種群體內的數千個新病毒序列相繼揭曉。不過,尚不知這些病毒是否會出現在人體內,而目前檢測它們是否可以進入人類細胞的技術都存在技術門檻高、耗時、費用高的問題。


2月24日,來自美國國立衛生院的研究團隊在Nature Microbiology雜誌發表了題為Functional assessment of cell entry and receptor usage for SARS-CoV-2 and other lineage B betacoronaviruses的最新研究成果,該論文報道了一種快速高效的方法用來檢測B類冠狀病毒(包括新型冠狀病毒(SARS-CoV-2))利用受體感染不同物種細胞的能力。研究表明,病毒進入宿主過程中,宿主蛋白酶的加工是幾種譜系B病毒的重要屏障,而繞過該屏障可使幾種譜系B病毒通過未知受體進入人類細胞。此外,該研究還證明了不同的B類冠狀病毒如何重組以進入人體細胞,同時,進一步證實了人ACE2是SARS-CoV-2的受體。


亮點關注丨新型冠狀病毒篩查方法應用於近期SARS-CoV-2暴發

所有冠狀病毒都會編碼一種表面蛋白,也稱棘突(spike protein),這個蛋白會與一個細胞受體(ACE2)相結合,介導病毒進入細胞。對於β冠狀病毒來說,棘突蛋白的一個區域,即受體結合域(RBD),會與宿主細胞發生相互作用。一旦結合,附近的一個蛋白酶家族的宿主酶會剪切棘突,幫助病毒進入。


最新的這項研究中,研究人員描述了一種新方法,可以快速篩查B譜系β冠狀病毒的受體結合域,比傳統方法更快,成本效率比更高。作者用這種方法檢測了B譜系β冠狀病毒所有已發表的受體結合域序列的受體使用情況。他們發現,這些受體結合域可以分為三個不同分支,利用血管緊張素轉換酶2(ACE2)這種人體細胞受體進入細胞的屬於分支1(下圖)。


亮點關注丨新型冠狀病毒篩查方法應用於近期SARS-CoV-2暴發

隨後,研究人員證實了利用蛋白酶處理,可以增強各種細胞系中譜系B的冠狀病毒進入細胞感染(下圖)。研究還表明,不同RBD的分類決定了病毒使用利用人類ACE2侵染細胞。

亮點關注丨新型冠狀病毒篩查方法應用於近期SARS-CoV-2暴發

據悉,在這項研究開展的過程中,中國暴發了新型冠狀病毒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). )。作者利用這種新的篩查技術,快速確認了ACE2受體就是SARS-CoV-2進入細胞的入口。他們在分析該病毒的棘突時發現,其與分支1中的其它病毒最為相似,包括SARS-CoV。


由於在病毒爆發的早期,缺乏相關病毒的序列信息,會阻礙病毒的檢測。這項研究開發的高效平臺,可以大批量監測相關病毒的人畜共患病潛能。研究發現,其它幾種譜系的B類冠狀病毒也能夠通過未知受體進入人類細胞,而且B類冠狀病毒的棘突蛋白能夠通過重組得以與已知的宿主受體結合進入。


總的來說,該工作強調了在蛋白序列和功能水平上持續監控冠狀病毒(包括新冠病毒)的重要性,以備更好的應對下一次可能出現的新型病毒爆發。


原文鏈接:

https://nature.com/articles/s41564-020-0688-y


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