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新型冠状病毒全基因组进化分析,否定因重组事件而出现的假设 精选

已有 5100 次阅读 2020-1-28 17:24 |个人分类:小柯生命|系统分类:论文交流

冠状病毒科包含大量的病毒,这些病毒在自然界中存在于鱼类、鸟类和哺乳动物中。人类冠状病毒最早出现在20世纪60年代,导致儿童和成人中大规模的呼吸道感染。

在中国南方出现SARS冠状病毒(SARS-CoV)后,人们对冠状病毒的研究兴趣大幅增加

这种病毒最初在可能作为扩增宿主的果子狸身上发现;这种果子狸病毒含有29个核苷酸序列,在与全球流行病有关的大多数人类分离物中均未发现。

据推测,受影响的开放阅读框(ORF 10功能可能在跨物种跳跃中起到了一定的作用。后来在马蹄身上发现了类似的病毒

蝙蝠SARS-CoV基因组ORF 8中插入29bp 在大多数人类SARS-CoV基因组中都未发现,这表明蝙蝠SARS-CoV与果子狸SARS-CoV有共同的祖先。

SARS流行之后,蝙蝠被认为是一种潜在的病毒储藏库,可能与未来冠状病毒相关的人类流行有关。

在病毒传播给人类的过程中,单峰骆驼扮演了重要角色,它的来源又被追溯到蝙蝠身上

 

SARSMERS-CoV(由于其高病死率)与“MERSSARS以外的高致病性冠状病毒疾病”一起优先纳入世界卫生组织WHO公布的研究和发展蓝图。

中国湖北省武汉市最近报道了一种新型冠状病毒(2019-nCoV),已报道可人传人,且人感染严重。

最初的病例大多与当地的生鲜和动物市场有密切接触2019-nCoV的全基因组序列分析表明,该病毒属于b-冠状病毒,但与过去引起流行病的SARS-CoVMERS-CoV有所不同。

2019-nCoV与蝙蝠SARS样冠状病毒一起构成了Sarbecovirus亚属内的一个独特谱系。

 

研究组的目标是确定2019-nCoV的遗传关系,并在sarbecovirus亚属内寻找可能的重组。

利用MAFFT v7.4.2进行全基因组序列比对,并根据编码的读取使用MEGA v1.0手动编辑。

通过RDP4SIMPLATE V3.5.1研究了假定重组,并通过最大似然(ML)和贝叶斯方法的系统发育分析证实了个体基因组片段中不一致的系统发育聚类。

 

在查询序列(2019-nCoV)和根据其聚类模式分组的不同序列之间, 相似图结果表明2019-nCoVRaTG13的遗传相似性为96.3%

另一方面,在查询和蝙蝠SARS样冠状病毒(MG772934MG772933)的序列之间检测到不一致的关系

特别是在基因组的5'-部分,跨越前11498个核苷酸相对应的第一个10901 nts和最后一个3'-部分,跨越22831-27933个核苷酸2019-nCoVRaTG13与蝙蝠SARS样冠状病毒形成了一个单簇序列

在跨越ORF1a3'-部分ORF1b和几乎一半的尖峰区的中间区域,2019-nCoVRaTG13Sarbecovirs分支内分组成一个单独的远缘谱系

 

2019-nCoVRaTG13与蝙蝠非典样冠状病毒序列有着密切的关系。不同方法的系统发育分析证实了这些发现。

2019-nCoV中间片段的BLAST搜索显示,与之前描述的任何冠状病毒都没有很大的相似性

 

研究表明,2019-nCoV不是镶嵌体,它与在云南省蝙蝠身上检测到的BatCoV RaTG13最为密切相关。

2019-nCoVRaTG13之间的基因相似性水平表明,后者并未提供导致人类爆发的确切变异,但2019-nCoV起源于蝙蝠的假设可能性非常高

另一方面,有证据表明2019-nCoVRaTG13分支与其最亲密的伙伴蝙蝠SARS样冠状病毒序列之间存在不一致的系统发育关系。

先前的一项基于密码子使用分析的研究表明,2019-nCoVspike蛋白可能是通过重组来自一种未知的未取样冠状病毒。

 

之前已经证明,冠状病毒深层关系中的系统发育不一致是常见的,可以通过古老的重组事件或不同血统中进化速率的改变,或者两者的结合来解释。

研究否定了由于最近的重组事件而出现的假设。

值得注意的是,这种新型冠状病毒为其近一半的基因组提供了一个新的谱系,与Sarbecovirs亚属内的其他病毒没有密切的遗传关系。

该基因组部分还包括编码多功能蛋白的尖峰区的一半,这种多功能蛋白也负责病毒进入宿主细胞。

2019-nCoV的独特遗传特征及其与人类病毒特性和毒力的潜在关联尚待阐明。




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1 黄永义

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