Natrue:為何冠狀病毒如此容易在人與人之間傳播?

“研究人員已經確定了可能使新型冠狀病毒比SARS病毒更具傳染性的微觀特徵,並將其作為藥物靶標。”

隨著全球新型冠狀病毒感染人數接近10萬人,研究人員正在瞭解是什麼使新型冠狀病毒如此容易傳播。

一些基因和結構分析已經確定了病毒的一個關鍵特徵:一種表面的蛋白質——這可能解釋了為什麼它如此容易感染人類細胞。

其他研究小組正在研究這種新型冠狀病毒進入人體組織的途徑——細胞膜上的受體。細胞受體病毒蛋白都為藥物阻斷病原體提供了潛在的靶點,但是研究人員說現在確定還“為時過早”。

西雅圖華盛頓大學結構病毒學家David Veesler於近日發佈了他的團隊關於病毒蛋白的研究結果,並說:“瞭解病毒的傳播是遏制和未來預防的關鍵”[1]。

這種新病毒比引起嚴重急性呼吸系統綜合徵(SARS,也是一種冠狀病毒)的病毒更容易傳播,感染人數是感染SARS人數的10倍以上

“尖銳”的入侵

為了感染細胞,冠狀病毒使用一種棘突蛋白與細胞膜結合,並通過特定的細胞酶激活這個過程。對新冠狀病毒的基因組分析表明,它的棘突蛋白不同於它的這些“近親”,並表明該蛋白有一個由宿主細胞酶 furin 激活的位點。

中國武漢華中科技大學結構生物學家李華說,這一發現意義重大。因為在包括肺、肝和小腸在內的許多人體組織中都發現了furin。這意味著病毒有可能攻擊多個器官。李說,這一發現可以解釋感染新型冠狀病毒患者身上觀察到的一些症狀,如肝衰竭[2]。李與同事共同撰寫了一份病毒的基因分析報告提及,與新病毒同屬的SARS和其他冠狀病毒沒有 furin 激活位點。

康奈爾大學病毒學家GaryWhittaker說,furin激活位點“使病毒進入細胞的方式與SARS非常不同,並可能影響病毒的穩定性和傳播”。他的團隊於2月18日3日發表了另一份冠狀病毒棘突蛋白的結構分析[3]。

其他一些研究小組也發現,激活位點可能使病毒在人與人之間有效傳播[4]。他們指出,這些位點也存在於其他容易在人與人之間傳播的病毒中,包括流感病毒的嚴重毒株。在這些病毒中,激活位點是在一種叫做

血凝素的蛋白質上發現的,而不是在棘突蛋白上。

更為謹慎

但一些研究人員對誇大激活位點在幫助冠狀病毒更容易傳播方面的作用持謹慎態度。德克薩斯大學奧斯汀分校的結構生物學家Jason McLellan說:“我們不知道這會不會是個大問題”。他與人合著了另一份新型冠狀病毒的結構分析報告,該報告於2月20日發表在《科學》雜誌上。

澳大利亞悉尼新南威爾士大學(University of New South Wales)病毒學家PeterWhite表示,流感病毒表面的血凝素蛋白與冠狀病毒中的棘突蛋白不相似,但也不相關

芝加哥伊利諾伊大學的病毒學家LijunRong說,導致史上最致命的流感大流行——1918年西班牙流感大流行的流感病毒甚至沒有一個furin激活位點

Whittaker說,需要對細胞或動物模型進行研究,以測試激活部位的功能。冠狀病毒是不可預測的,好的假設往往是錯誤的。他的團隊目前正在測試移除或修改該位點如何影響棘突蛋白的功能

藥物靶點

李的研究小組也在研究能夠阻斷 furin 的分子,這可能是一種潛在的治療方法。但由於疫情的爆發,他們的進展緩慢。李住在校園裡是目前唯一能進入他團隊實驗室的成員。

McLellan在得克薩斯州的小組發現了另一個可以解釋為什麼新型冠狀病毒能如此成功地感染人類細胞的特徵。他們的實驗表明,spike蛋白與人類細胞上的一種受體,即血管緊張素轉換酶2(ACE2),結合的緊密程度至少是SARS病毒中spike蛋白的10倍。Veesler的團隊也發現了這一點,這表明受體是疫苗或治療的另一個潛在靶點,例如阻斷受體的藥物可能使冠狀病毒更難進入細胞。

doi:10.1038/d41586-020-00660-x


[1]. Walls, A. C. etal. Preprint at bioRxiv

https://doi.org/10.1101/2020.02.19.956581(2020).

[2]. Li, H. et al.Preprint at ChinaXiv

https://doi.org/10.12074/202002.00062(2020).

[3]. Jaimes, J. A.,André, N. M., Millet, J. K. & Whittaker, G. R. Preprint at bioRxiv

https://doi.org/10.1101/2020.02.10.942185 (2020).

[4]. Coutard, B. etal. Antiviral Res.

https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2020.104742(2020).

[5]. Wrapp, D. etal. Science https://doi.org/10.1126/science.abb2507 (2020).


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