了解新冠病毒的传播,对于遏制目前的蔓延形势、做好未来的预防工作至关重要。
目前,新冠病毒(sars-cov-2)已经席卷全球。它比sars病毒(sars-cov)、中东呼吸综合症冠状病毒(mers-cov)等已知冠状病毒的传染性更强,在全球感染已超10万人,是sars感染人数的10倍以上。
究竟是什么让新冠病毒如此容易人传人?全球科学家都在争分夺秒,争相揭开这一谜底。
3月6日,发表在nature上的一篇题为why does the coronavirus spread so easily between people? 文章,作者就这一问题采访了国内外的相关专家。有研究团队鉴定出了新冠病毒的一个关键特征——病毒表面的一种蛋白——或能解释该病毒为何能轻易感染人类细胞。也有团队正在研究新冠病毒侵袭人体组织的入口——细胞膜上的一种受体。不管是受体还是病毒蛋白,都有希望作为阻断新冠病毒的药物靶标,为新冠药物研发提供重要支撑。
但有一点共识,所有研究人员都认为,这个问题,现在下定论还太早。
带刀刺客——“刺突”蛋白
弗林蛋白酶(furin)或是关键
为了感染细胞,冠状病毒利用一种“刺突”蛋白与细胞膜结合,这个过程要靠特异的细胞酶激活。
对新冠病毒进行基因组分析后发现,该病毒的刺突蛋白与其近亲的刺突蛋白不一样,这种刺突蛋白上面有一个位点是由宿主细胞酶——弗林蛋白酶(furin)——激活的。
这一点非常重要,武汉华中科技大学的结构生物学家李华说。
2月23日,李华及其团队发表在中国科学院科技论文预发布平台china上,题为furin, a potential therapeutic target for covid-19 的研究就发现:弗林蛋白酶可见于多种人体组织,包括肺、肝和小肠,这也意味着新冠病毒可能会攻击不止一个器官,这个发现或许能解释新冠病毒感染者出现的某些症状,如肝功能衰竭。
李华说,sars以及其它冠状病毒就没有弗林蛋白酶激活位点。
2月18日,康奈尔大学的病毒学家gary whittake和他的团队在biorxiv上发布了一项题为structural modeling of 2019-novel coronavirus (ncov) spike protein reveals a proteolytically-sensitive activation loop as a distinguishing feature compared to sars-cov and related sars-like coronaviruses 关于新冠病毒刺突蛋白的结构分析的研究。
gary whittake说:“弗林蛋白酶激活位点使新冠病毒进入细胞的方式与sars非常不一样,而且可能会影响病毒稳定性,进而影响病毒的传播”。
同时,还有几个研究团队也认为,可能就是弗林蛋白酶这个激活位点让新冠病毒得以在人群中高效地传播。
他们指出,这些位点也存在于其他容易在人与人之间传播的病毒中,包括严重流感病毒的毒株。
不同的是,在流感病毒上,激活位点是在一种叫作血凝素的蛋白上,而非刺突蛋白。
意见不一,尚需谨慎判断
对此,另一些研究人员则持谨慎态度,认为不应夸大其作用。
“我们还不知道它是不是有很大的关系。”德克萨斯大学奥斯汀分校的结构生物学家jason mclellan说。
2月20日,jason mclellan和他的团队新冠病毒的结构分析的研究成果发表在science上。
“流感病毒表面的血凝素蛋白与冠状病毒的刺突蛋白并不相似,也不相关。”澳大利亚新南威尔士大学的病毒学家peter white说。
伊利诺伊大学芝加哥分校的病毒学家lijun rong表示,有记录以来最致命的大流行流感——1918年西班牙大流感的病毒便没有furin弗林蛋白酶激活位点。
whittaker说,还需要在细胞或动物模型中进行研究,以测试激活位点的功能。“冠状病毒难以预测,好的假设也往往被证明是错误的。”
他的团队目前正在测试移除或修改该位点如何影响刺突蛋白的功能。
药物研发——
furin ace2都是理想标的
目前,李华研究组正在研究能够阻止furin(弗林蛋白酶)分子,这可能是一种潜在治疗方法。但由于疫情的影响,住在学校的李华是研究组里唯一能够进入实验室的人,因此,他们的研究进展得很慢。
但是,位于德州的mclellan团队已经鉴定出了新冠病毒的另一个特征:
这种突刺蛋白与人体细胞上的一种受体——ace2结合的紧密程度至少是sars病毒中突刺蛋白的十倍。
这或许能解释该病毒感染人体细胞的成功率为何如此之高。
华盛顿大学的结构病毒学家david veesler及其团队也发现ace2受体是疫苗或疗法的另一个潜在目标。
比如说,一种能够阻断ace2的药物,或许能让冠状病毒难以进入细胞。
参考文献:
1.https://www.nature.com/articles/d41586-020-00660-x
2.https://science.sciencemag.org/content/early/2020/02/19/science.abb2507
3.https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.10.942185v1
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