In Silico Analysis of Cross-Species Sequence Variability in Host Interferon Antiviral Pathway Proteins and SARS-CoV-2 Susceptibility

宿主干扰素抗病毒通路蛋白的跨物种序列变异的计算机模拟分析及SARS-CoV-2易感性研究

作者：Sally A. Mayasich，Peter G. Schumann, Maxwell Botz and Carlie A. LaLone

SARS-CoV-2的跨物种传播已导致超过30种哺乳动物感染。SARS-CoV-2通过与宿主的血管紧张素转换酶2（ACE2）细胞表面受体结合进入细胞。因此，ACE2蛋白序列的保守性在不同物种间的评估成为预测SARS-CoV-2易感性的关键。然而，即使在ACE2氨基酸发生替代的物种中，病毒传播仍然发生，这表明除了ACE2之外，可能还有其他因素影响病毒的传播。

2024年11月27日，美国威斯康星大学麦迪逊分校、美国环境保护署的Sally A. Mayasich 博士团队在国际同行评议期刊Zoonoses发表题为《In Silico Analysis of Cross-Species Sequence Variability in Host Interferon Antiviral Pathway Proteins and SARS-CoV-2 Susceptibility（宿主干扰素抗病毒通路蛋白的跨物种序列变异的计算机模拟分析及SARS-CoV-2易感性研究）》的原创研究。

研究调查了24 种宿主蛋白靶点的保守性，包括血管紧张素转化酶 2（ACE2）和跨膜丝氨酸蛋白酶 2（TMPRSS2）；干扰素-I（IFN-I）抗病毒反应通路中的 21 种蛋白；以及抑制新病毒粒子从细胞释放的蛋白 tetherin。采用包括SeqAPASS、MOE和 iCn3D 等生物信息学工具和方法，对宿主-病毒蛋白相互作用的蛋白序列相似性、保守结构域和关键氨基酸进行比较。对结合相互作用的类型进行评分，并将结果与表明哪些物种已感染或未感染的经验数据进行比较。结果揭示了：1）13 种蛋白高度保守，而5 种蛋白缺乏已解析的结构或足够的数据来确定关键氨基酸；2）蛋白相互作用界面的许多氨基酸变异对功能影响较小，并且这些变异与物种系统发育相关，而不是与SARS-CoV-2易感性相关；3）4种I 型干扰素抗病毒通路蛋白（MDA5、NEMO、IRF3 和 ISG15）包含潜在的结构域或特定的氨基酸，不同物种间这些氨基酸的差异可能导致与人类相比，与病毒的蛋白相互作用的改变，导致了不同物种抗病毒反应存在变异。

研究结果对理解宿主干扰素抗病毒通路与SARS-CoV-2易感性之间的关系提供了重要启示，表明宿主蛋白的特定氨基酸替代可能在不同物种的抗病毒机制中发挥关键作用，为理解病毒跨物种传播的分子机制以及识别病毒中间宿主提供了新的视角。

表1 宿主蛋白靶点及蛋白-蛋白相互作用信息

表2 新型冠状病毒（SARS-CoV-2）刺突蛋白受体结合域（RBD）氨基酸与特定哺乳动物血清血管紧张素转化酶2（ACE

表3已知检测物种存在明确SARS-CoV-2感染和传播的经验数据

图1 基于序列相似度（%）的SeqAPASS结果聚类热力图，包括一级序列（A）、二级保守结构域序列（B）和三级相似性评分

述评者简介：

冯晔囡 博士

冯晔囡，医学博士学位，中国疾控中心病毒病所疾病控制（应急）办公室，副研究员。主要从事新冠病毒变异与病毒致病机制研究。参与、主持国家自然科学基金、重点研发计划、传染病溯源预警与智能决策全国重点实验室等项目课题5项，以第一或通讯作者发表论文20余篇，其中1篇获第八届中国科协优秀科技论文遴选计划优秀论文。新冠疫情以来，先后加入中国疾控中心流调溯源专班和国家疾控局监测预警专班病毒变异监测组。

中国疾控中心病毒病所疾病控制（应急）办公室，致力于新冠病了一套新冠病毒变异监测预警可视化系统，并已获得软件著作权。通过对我国本土病例、输入病例及环境样本中的新冠病毒基因组序列进行进化特征分析，阐明了新冠病毒可通过冷链或快速物流载体引入进而导致社区传播，为疫情溯源提供科学依据；揭示了中国新冠变异株的演变历程以及XBB变异株成为优势流行株的替代规律。

原文链接：（点击下方阅读原文可直达）

https://www.scienceopen.com/hosted-document?doi=10.15212/ZOONOSES-2024-0028