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中科院武漢病毒所石正麗組在SARS冠狀病毒起源與進化研究中取得新進展

2018-07-16 來源:中國病毒學論壇  標簽: 掌上醫(yī)生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:蝙蝠是SARS樣冠狀病毒的自然儲存宿主。自2005年以來,多個研究團隊在我國、歐洲不同地區(qū)的多種菊頭蝠中發(fā)現(xiàn)了越來越多的SARS樣冠狀病毒。然而,大部分蝙蝠SARS樣冠狀病毒的刺突蛋白基因(S基因)和部分附屬基因(如ORF3、ORF8等)與SARS冠狀病毒差異明顯。

 近日,中國科學院武漢病毒研究所石正麗課題組在SARS冠狀病毒起源與進化研究中取得新進展,該團隊在我國云南省發(fā)現(xiàn)了一處蝙蝠SARS樣冠狀病毒的天然基因庫,揭示了SARS冠狀病毒可能的重組起源。研究成果在線發(fā)表于病原學權威期刊《PLOSPathogens》,原文題為“DiscoveryofARichGenePoolofBatSARS-relatedCoronavirusesProvidesNewInsightsintotheOriginofSARSCoronavirus”。

 
蝙蝠是SARS樣冠狀病毒的自然儲存宿主。自2005年以來,多個研究團隊在我國、歐洲不同地區(qū)的多種菊頭蝠中發(fā)現(xiàn)了越來越多的SARS樣冠狀病毒。然而,大部分蝙蝠SARS樣冠狀病毒的刺突蛋白基因(S基因)和部分附屬基因(如ORF3、ORF8等)與SARS冠狀病毒差異明顯。所有目前已報道的蝙蝠SARS樣冠狀病毒至少在兩個基因上與SARS冠狀病毒存在較大分化。因此,它們都不是造成2002-2003年疫情的SARS冠狀病毒的直接祖先。雖然目前已有充分證據(jù)表明蝙蝠是SARS病毒的源頭,但有關SARS如何在蝙蝠中進化產(chǎn)生、從哪里的蝙蝠種群中出現(xiàn)等問題還未得到解答。
 
石正麗研究團隊自2011年起對云南省一處洞穴的菊頭蝠種群開展了為期五年的SARS樣冠狀病毒的長期監(jiān)測,共進行了10次樣品采集,在64份蝙蝠糞便粒和肛拭子樣品中檢測到了SARS樣冠狀病毒RNA。對這些SARS樣冠狀病毒S基因受體結合區(qū)(Receptor-bindingdomain,RBD)的擴增與分析結果顯示,流行于這一洞穴的蝙蝠SARS樣冠狀病毒高度多樣,可分為兩大簇,其中一簇在RBD區(qū)更接近SARS病毒,不存在大部分SARS樣冠狀病毒所出現(xiàn)的缺失。作者對11株新發(fā)現(xiàn)的SARS樣冠狀病毒進行了全長基因組擴增,并對15株在該洞穴發(fā)現(xiàn)的毒株(含4株前期已報道的毒株)進行了全基因組序列分析。結果表明,流行于該洞穴的蝙蝠SARS樣冠狀病毒在非結構蛋白基因ORF1ab上彼此相近,然而它們的S基因和ORF8基因卻呈現(xiàn)極為豐富的遺傳多樣性。重要的是,在S基因的N端區(qū)域(N-terminaldomain,NTD)、RBD區(qū)、ORF3、ORF8這幾個基因組高變區(qū)上分別與SARS病毒高度同源的SARS樣冠狀病毒均存在于該洞穴的蝙蝠中。換言之,SARS冠狀病毒的全部基因組組分都可以在這個SARS樣冠狀病毒的天然基因庫中找到。通過進一步的重組分析,作者在這些SARS樣冠狀病毒S基因內(nèi)部和ORF8附近等多個位點發(fā)現(xiàn)了頻繁重組的證據(jù),并推測SARS冠狀病毒的直接祖先可能通過這些蝙蝠SARS樣冠狀病毒的祖先株之間發(fā)生的一系列的重組事件而產(chǎn)生。
 
流行于同一蝙蝠洞穴的15株SARS樣冠狀病毒與SARS冠狀病毒全長基因組相似度比較
 
此外,該研究通過反向遺傳學方法,將新發(fā)現(xiàn)毒株的S基因替換到已構建的WIV1株SARS樣冠狀病毒全長感染性克隆上,并對三株新發(fā)現(xiàn)的S基因不同的SARS樣冠狀病毒的跨種傳播能力進行了評估。結果顯示,S基因不存在缺失的多株SARS樣冠狀病毒均可在VeroE6細胞中有效復制,并可使用與SARS病毒相同的受體——人ACE2入侵HeLa細胞。除S基因以外,作者對新發(fā)現(xiàn)的蝙蝠SARS樣冠狀病毒中遺傳多樣的ORF8也進行了初步的功能研究。發(fā)現(xiàn)不同基因型的ORF8均具有和SARS病毒ORF8相類似的活化轉(zhuǎn)錄激活因子6(ATF6)的功能;而首次發(fā)現(xiàn)的具有和晚期SARS冠狀病毒類似的ORF8a/8b的蝙蝠SARS樣冠狀病毒Rs4084株,其ORF8a也表現(xiàn)出誘導細胞凋亡的功能。綜上,該研究為認識SARS冠狀病毒的起源與進化提供了新的見解,研究揭示了我國蝙蝠攜帶有不同株具有跨種傳播至人群可能性的SARS樣冠狀病毒,表明我國仍存在類似SARS的新發(fā)冠狀病毒病暴發(fā)風險,為相關疾病的預防提供了重要依據(jù)。

S基因無缺失的三株不同蝙蝠SARS樣冠狀病毒均可使用人ACE2分子入侵細胞
 
文章在線發(fā)表后,被PLoSPathogens雜志列為本周推薦文章。12月1日,Naturenews在對新發(fā)表的論文進行了報道,指出該發(fā)現(xiàn)回答了關于SARS病毒起源遺留的問題。報道援引香港大學知名微生物學家袁國勇教授的評論:“這項發(fā)現(xiàn)告誡我們需減少對蝙蝠等野生動物棲息地的侵擾、杜絕野生動物市場交易,這對于防止新發(fā)傳染病的發(fā)生至關重要。”
 
該研究得到了國家自然科學基金(81290341,31621061)、傳染病防治重大專項(2014ZX10004001-003)、科技基礎性工作專項(2013FY113500)、中科院先導科技專項(XDPB0301)、美國國立衛(wèi)生研究院(NIAIDR01AI110964)、美國國際開發(fā)署PREDICT項目、中國科學院“百人計劃”、武漢病毒所“一三五”項目等項目資助。胡犇助理研究員、曾磊平博士、楊興婁副研究員為文章共同第一作者,石正麗研究員和崔杰研究員為共同通訊作者。
 
石正麗,研究員,博士生導師。現(xiàn)為中科院新發(fā)和烈性病原與生物安全重點實驗室主任、武漢病毒所新發(fā)傳染病研究中心主任、武漢國家高等級生物安全實驗室(P4)副主任和生物安全3級實驗室主任。現(xiàn)任《病毒學報》編委、《中國病毒學》編委;中國微生物學會病毒專業(yè)委員會委員。
 
石正麗研究員1987年7月畢業(yè)于武漢大學生物系遺傳專業(yè),獲學士學位。1990年7月畢業(yè)于中科院武漢病毒所,獲碩士學位。2000年5月獲法國蒙彼利埃(Montpellier)第二大學博士學位。長期從事新發(fā)病毒的研究,在病毒的分離和鑒定、病毒的遺傳進化、病毒的檢測技術、病毒的分子流行病學等方面有長期的積累和研究經(jīng)驗。
 
主要貢獻有:在蝙蝠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)遺傳多樣的SARS樣冠狀病毒,并首次成功分離到與SARS病毒高度同源的蝙蝠冠狀病毒,證明蝙蝠是SARS冠狀病毒的自然宿主,揭示了SARS病毒從蝙蝠到人的生態(tài)傳播鏈(Science,2005;Nature,2013);在我國蝙蝠體內(nèi)檢測到烈性病毒尼帕病毒和埃博拉病毒的抗體,為蝙蝠病毒引起的烈性新發(fā)傳染病的預防提供了預警策略(EmergingInfectiousDisease,2008;VirologyJournal,2012);首次解析了2種蝙蝠的基因組序列,提示蝙蝠具有獨特的抗病毒免疫特征,為后續(xù)研究蝙蝠抗病毒免疫機制提供了基礎(Science,2013);在蝙蝠體內(nèi)檢測到遺傳多樣的腺病毒、腺相關病毒和圓環(huán)病毒,進一步證實蝙蝠是多種病毒的自然宿主(JournalofVirology,2010;JournalofGeneralVirology,2010和2011)。
 
目前承擔有國家973、國家自然科學基金重大項目等課題。
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