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流浪狗可能是COVID-19大流行的起源的证据

流浪狗可能是COVID-19大流行的起源的证据

自从covid19(由SARS-CoV-2冠状病毒引起的疾病)爆发以来,科学家们就一直在努力识别这种新冠状病毒的起源,以了解这种新型冠状病毒是如何从它的动物宿主传染给人类的,从而导致了目前全球范围内一百多万人的感染。

科学家们一直在寻找介于蝙蝠和首次将SARS-CoV-2病毒引入人类之间的中间宿主。

许多动物,从蛇开始到最近的穿山甲,都被认为是可能的中间媒介,但从它们身上分离出来的病毒与非典- cov -2差异太大,这表明它们在很久以前就有一个共同的祖先。生活在60年代。

现在,渥太华大学的生物学教授夏旭华,追踪不同物种的冠状病毒特征,提出流浪狗特别是狗肠;可能是当前SARS-CoV-2大流行的起源。

我们的观测结果为SARS-CoV-2的起源和最初的传播提供了新的假设。夏说。SARS-CoV-2的祖先和它最近的亲戚,一种蝙蝠冠状病毒,感染了犬科动物的肠道,很可能导致病毒在犬科动物中迅速进化,并转移到人类身上。这表明,在与SARS-CoV-2的斗争中,监测野狗体内类似sars的冠状病毒的重要性。

这一发现发表在《分子生物学与进化》杂志的高级在线版上。

Xia长期研究不同宿主病毒的分子特征。当病毒入侵宿主时,它们的基因组往往带有战斗的伤疤,这是由于它们通过基因组内的变化和适应来击退和逃避宿主的免疫系统。

人类和哺乳动物有一种关键的抗病毒前哨蛋白,称为ZAP,它可以通过阻止病毒在宿主体内的增殖和降解其基因组来阻止病毒的传播。病毒的目标是它的RNA基因组中的一对化学字母,叫做CpG二核苷酸。二核苷酸是人体免疫系统寻找和消灭病毒的路标。ZAP负责巡视人体肺部,并在骨髓和淋巴结中大量产生,免疫系统首先在这些地方启动攻击。

但事实证明,病毒是可以反击的。单链冠状病毒,如SARS-CoV,可以通过减少CpG路标来避免ZAP,从而使ZAP失效。对HIV病毒(另一种RNA病毒)的类似研究表明,它也利用了这种进化伎俩,在人类抗病毒防御时失去CpG。这其中的一个含义是,病毒基因组上剩余的CpG二核苷酸可能对该病毒具有重要的功能,并可作为疫苗开发中减弱毒性的修饰靶点。

将病毒性病原体中CpG含量的减少看作是对公众健康的威胁,而CpG含量的增加则会降低这种病毒性病原体的威胁。夏说。增加CpG含量的病毒能更好地被宿主免疫系统靶向,从而降低毒性,这与天然疫苗相似。

为了进行这项研究,夏检验了迄今为止存入GenBank的全部1252个完整的倍他卡病毒基因组。Xia发现SARS-CoV-2及其已知亲缘关系最密切的蝙蝠冠状病毒(BatCoV RaTG13)在其近亲冠状病毒中CpG含量最低。

“,最引人注目的模式是一个孤立的但是戏剧性的下降的转变在病毒基因组CpG血统导致BatCoV RaTG13是报道从蝙蝠采样(Rhinolophus竹)2013年在云南只有测序后,武汉病毒学研究所SARS-CoV-2感染的爆发在2019年末,”;夏说。该蝙蝠CoV基因组是SARS-CoV-2最接近的亲缘关系,具有96%的序列相似性。

在这种情况下,不幸的是BatCoV RaTG13在2013年没有被测序,否则CpG的减速可能是一个警告,因为有两个非常重要的含义,即;夏说。首先,这种病毒可能是在一个ZAP高表达的组织中进化而来,ZAP高表达有利于CpG低的病毒基因组。第二,更重要的是,病毒的存活表明它已经成功地避开了zpa介导的抗病毒防御。换句话说,这种病毒已变得鬼鬼祟祟,对人类构成威胁。

夏用他的CpG工具重新检测了骆驼MERS的起源,发现感染骆驼消化系统的病毒的基因组CpG也低于感染骆驼呼吸系统的病毒。

此外,已知的SARS-CoV-2进入细胞的细胞受体是ACE2(血管紧张素I转化酶2),ACE2在人体消化系统中产生,最高水平在小肠和十二指肠,肺中表达相对较低。这表明哺乳动物的消化系统可能是冠状病毒感染的一个关键目标。

这与SARS-CoV-2中的低CpG是由哺乳动物消化系统中进化的SARS-CoV-2的祖先获得的解释是一致的,最近的一份报告进一步证实了这一解释,即大部分的cov -19患者也患有消化不适。夏说。事实上,48.5%的人以消化系统症状为主要症状。

人类是唯一被观察到产生冠状病毒基因组CpG值低的其他宿主物种。在一项对美国前12名COVID-19患者的综合研究中在美国,一名患者报告说腹泻是出现发烧和咳嗽之前的最初症状,10名患者中有7人的粪便样本检测出SARS-CoV-2阳性,包括3名腹泻患者。

犬科动物经常被观察到舔它们的肛门和生殖器区域,不仅在交配期间,而且在其他情况下也是如此。这种行为将促进病毒从消化系统传播到呼吸系统,并促进胃肠道病原体与呼吸道和肺病原体之间的交换。

在这种情况下,蝙蝠冠状病毒(BatCoV RaTG13)的基因组序列(GenBank, MN996532)从粪便拭子中分离出来是很有意义的。这些观察结果与SARS-CoV-2在哺乳动物肠道或与肠道相关的组织中进化的假设是一致的。

夏的另一项研究发现涉及最近从穿山甲中分离出的病毒。最近从穿山甲中分离并测序了9个类似sars - cov -2的基因组,并将其存入GISAID数据库(gisaid.org)。序列覆盖度最高的(GISAID ID: EPI_ISL_410721) ICpG值为0.3929,接近SARS-CoV-2基因组CpG值的极低端。因此,SARS-CoV-2、BatCoV RaTG13和穿山甲的CpG值可能是低CpG的共同祖先,也可能是低CpG值的聚合进化。

根据他的研究结果,夏教授提出了一种假设,即冠状病毒首先从蝙蝠传播到吃蝙蝠肉的流浪狗身上。下一步,可能是犬类肠道病毒RNA基因组对CpG的强选择导致病毒快速进化,导致基因组CpG减少。最后,减少的病毒基因组CpG使病毒逃避人类zap介导的免疫应答,成为严重的人类病原体。

“;SARS-CoV-2的具体起源的切身利益在当前世界卫生危机,本研究更广泛地表明病毒进化的重要证据可以显示考虑宿主防御与病毒基因组之间的相互作用,包括选择压力宿主组织施加于病毒基因组组成、”;夏说。

极端的SARS-CoV-2基因CpG缺陷和宿主抗病毒防御的逃避徐华霞,2020年4月14日,分子生物学与进化。

DOI: 10.1093 / molbev / msaa094

脚注

以下是夏博士对SARS-CoV-2为什么不能直接从蝙蝠或穿山甲跳到人类身上的解释。

如果我们对比早期SARS-CoV-2收集从12月24日,2019年1月5日晚的收集1-13 3月,2020年的平均66.5844天之间的早期和晚期组,并使用同义替换率作为一个近似替代率,然后替换率是每基因组每天0.0278替换。bat CoV RaTG13和SARS-CoV-2之间的平均距离为0.0365,或每个基因组1073.8158个替换(对29409个位点的排列长度)。SARS-CoV-2和batg13的共同祖先的时间是19296.2808天(= 1073.858 /2/0.0278),大约是53年。所以他们共同的祖先生活在1966年左右。同样的方法可以将非典- cov -2和穿山甲/广东/1的共同祖先追溯到1882年左右。

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