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基因与疾病 |新型冠状病毒基因组序列大揭秘
时间:2020-02-13 15:28:26   

百世诺基因测序事业部成立于2020年1月,通过综合使用高通量测序、Sanger测序、MLPA、飞行质谱、串联质谱、荧光RT-PCR等分子诊断技术,在心脑血管遗传病,包括心肌病、心律失常、大血管病、高血压及其他罕见病方面为客户提供基因最好的网赌软件、遗传咨询、专家报告解读等全方位服务及相关的科研服务。此外,针对当前新型冠状病毒(2019-nCoV)感染疫情,我们还提供病毒核酸最好的网赌软件科研服务。

2019年12月,湖北武汉爆发了不明原因肺炎。2020年1月7日中国科学家从武汉的患者中成功分离了一种新的冠状病毒。1月12日世界卫生组织正式将造成武汉肺炎疫情的新型冠状病毒命名为“2019新型冠状病毒(2019-nCoV)”。2019-nCoV引起的感染迅速升级,截止2月12日,全国确诊病例5万多例,疑似病例1万多例,确诊及疑似病例仍然在增加。

究竟是一种怎样的冠状病毒引起了如此严重的疫情,中国及国际的研究者们近期发表了11篇文章,详细论述了2019-nCoV基因序列,可能来源及侵入机体的受体等。


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一、2019-nCoV基因组序列

新型冠状病毒(2019-nCoV),即目前导致中国新型冠状病毒肺炎(novel coronavirus pneumonia,NCP)的病原体,属于β冠状病毒属的Sarbecovirus亚属。冠状病毒是一种包膜病毒,它拥有一个长度在26.2到31.7 kb之间的正单链RNA基因组。目前,关于2019-nCoV完整的基因组信息已可通过数据库查询,根据GenBank数据(由中国科学家上传),2019-nCoV基因组全长29903bp,共包含10个基因(Table 1,Figrue1)。 

Table 1. 2019-nCoV主要结构蛋白编码基因的位置及TRS信息

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Figure 1. 2019-nCoV主要结构蛋白编码基因的位置

二、2019-nCoV基因组序列在哪能找到

     目前,在以下的数据库可以找到2019-nCoV基因组序列数据,其中GenBank和RefSeq都属于美国国家医学图书馆生物技术信息中心。

1. GISAID (http://www.gisaid.org/),是全球共享禽流感数据库,由多位医学科学家倡议建立,致力于改善流感数据的共享,目前收录53份2019-nCoV全基因组数据,但该数据库需要注册及审核。

2. GenBank(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/),美国国家医学图书馆生物技术信息中心建立的基因序列数据库,截止2月12日收录53份2019-nCoV基因序列,其中,32份为全基因组序列(Table 2),该数据库免费。

3. RefSeq (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/NC_045512), 是美国国家医学图书馆生物技术信息中心的参考序列数据库,目前收录了1份2019-nCoV全基因组序列(Table 2)。该数据库无需注册。

Table 2. GenBank收录的2019-nCoV全基因组序列目录

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三、2019-nCoV基因组序列研究的样本来源

目前,关于2019-nCoV基因组序列的研究共11篇(Table 3),其中5篇对患者肺泡灌洗液样本进行测序得到2019-nCoV基因组序列进行分析,4篇直接从数据库中下载基因组数据进行分析研究。

Table3.  2019-nCoV基因组序列研究

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四、2019-nCoV的同源性

8篇文章通过比较2019-nCoV与SARS-CoV、MERS-CoV和bat-originCoVs(bat-CoVs)的序列,对2019-nCoV病毒的来源进行了分析。不同研究报道得出的2019-nCoV和其他冠状病毒同源性数据基本接近(Table 4,Figure 2)。2019-nCoV与人类SARS-CoV的同源性约为80%,与蝙蝠SARS like-CoV (bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZCX21)的同源性约为88%,与蝙蝠来源病毒(bat-CoVs)的同源性高达约96%。目前,根据流行病学和基因学研究证据,研究者推断,2019-nCoV很可能来自于蝙蝠,但存在中间宿主,需要进一步研究证实。

Table4. 2019-nCoV同源性研究

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Figure2. 2019-nCoV基因组系统发育分析 

五、2019-nCoV如何侵入机体

研究表明,冠状病毒的S(spike)蛋白在功能上分为S1区(负责与受体结合)和S2区(负责细胞膜融合),是决定病毒入侵和传播的关键区域。通过系统分析2019-nCoV的受体结合域(receptor-binding domain, RBD)发现,与其他β冠状病毒一样,其受体结合域由核心和外部子域组成(Figure 3. A, B, C)。2019-nCoV的外部子域更接近于SARS-CoV。这一结果提示2019-nCoV也可能使用和SARS-CoV同样的受体——血管紧张素转换酶2 (ACE2)入侵细胞。对人类、中国马蹄蝠、果子狸、猪和小鼠中的表达和不表达ACE2的HeLa细胞进行病毒感染性的研究发现,2019-nCoV可以将除小鼠外的所有表达ACE2的细胞作为宿主,而对没有ACE2表达的细胞不可以。但是,2019-nCoV受体结合域与SARS-CoV受体结合域存在几个关键氨基酸的差异(包括Asn439、Asn501、Gln493、Gly485和Phe486)。结构分析表明,Gln493(对应SARS-CoV的479位置)能够与人ACE2产生良好的相互作用,而这些差异对2019-nCoV结合受体的影响仍需进一步研究。

因此,ACE2受体很可能是2019-nCoV病毒侵入机体的一种重要的途径。确切结论尚需要更多的研究证实。

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Figure 3. SARS-CoV、2019-nCoV 和MERS-CoV RBD 的结构分析

基因测序是揭示2019-nCoV基因组序列及来源的重要手段,也是进行病毒核酸荧光RT-PCR最好的网赌软件、病毒蛋白表达、病毒抗原抗体最好的网赌软件及新药研发的基础。尽管目前2019-nCoV的来源尚未确定,其和其他病毒的序列比对还在进行,通过基因测序技术终有一天会找到2019-nCoV的真正来源及中间宿主,为人类更好地消灭病毒来源及阻断病毒的传播做出贡献。

END


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