石正丽新研究:需持续监控蝙蝠 中华菊头蝠是SARS病毒的宿主

　　蝙蝠SARS相关冠状病毒与人类和果子狸的SARS-CoVs有96％的核苷酸序列相似度，其中可变区最多的是刺突蛋白（S）和辅助蛋白ORF3和ORF8。此外，研究者已经确定了不同蝙蝠SARS相关冠状病毒基因组中能找到SARS-CoV的所有基因构建基块，这表明SARS病毒的祖先是通过蝙蝠SARS相关冠状病毒基因组的重组而来，其起源于蝙蝠。

　　病毒感染的第一步是识别细胞受体，这也是必不可少的步骤。冠状病毒的进入是由病毒刺突蛋白（Spike，S）和细胞表面受体之间的特异性相互作用介导，然后病毒与宿主膜之间发生融合。冠状病毒刺突蛋白在功能上分为两个亚基：细胞附着亚基（S1）和膜融合亚基（S2）。 S1区域包含N端结构域（NTD）和C端结构域（CTD）；两者均可用于冠状病毒受体结合（RBD）。

　　对于SARS-CoV，其S1-CTD作为RBD与细胞的受体即血管紧张素转换酶2（ACE2）结合。冷冻电镜和晶体结构分析，确定了SARS病毒的S-RBD与人ACE2之间界面中的一些关键残基。

　　根据S蛋白的大小，蝙蝠SARS相关冠状病毒可以分为两个不同的进化枝。进化枝1包含病毒具有与SARS病毒大小相同的刺突蛋白。而由于5、12或13个氨基酸缺失，属于进化枝2的病毒其刺突蛋白则比SARS病毒的小。

　　尽管RBD有所不同，所有进化枝1毒株都可以使用ACE2进入细胞，而进化枝2毒株则由于上述缺失无法直接进入。这些结果表明，就基因组相似性和ACE2的使用而言，进化枝1的成员很可能是SARS病毒的直接来源。

　　ACE2在功能上分为两个结构域：N末端结构域参与SARS-CoV结合，C末端结构域参与心功能的调节。先前的结果表明，不同来源的ACE2的C末端结构域相对保守，而N末端结构域在物种间显示出更多的多样性。此前已证明SARS病毒可以利用水鼠耳蝠的ACE2和中华菊头蝠的ACE2。RBD结合位点中的微小突变，可将ACE2从对SARS-CoV结合不易感转变为易感。由于属于进化枝1的所有SARS相关冠状病毒都可从中华菊头蝠体内提取出来，而且也都可以利用ACE2，因此研究者提出问题：中华菊头蝠ACE2中的变异是否可能有导致了蝙蝠SARS相关冠状病毒的多样性。

　　研究团队研究了中华菊头蝠ACE2基因的多态性，并通过分子进化分析，蛋白质亲和力测定和病毒感染测定相结合，评估了它们对不同蝙蝠SARS相关冠状病毒刺突蛋白的敏感性和结合亲和力。

　　结果表明，SARS相关冠状病毒的刺突蛋白多样性可能会受到中华菊头蝠ACE2变体的自然选择压力； 在长期共存期间，SARSr-CoV刺突蛋白可能会被中华菊头蝠的ACE2选择，以维持自身遗传多样性并适合中华菊头蝠的种群。

　　ACE2基因在中华菊头蝠种群中表现出高度多态性

　　根据蝙蝠SARS相关冠状病毒的流行情况以及样品组织的可用性和质量，研究者使用来自三个省（湖北，广东和云南）的样品进行ACE2扩增。

　　除了团队先前测序过的蝙蝠ACE2（分别从湖北，广西和云南收集的样本ID 832、411和3357）和其他蝙蝠ACE2（GenBank登记号ACT66275，这是从香港收集的样本）外，研究者从21只中华菊头蝠蝠个体中获得了ACE2基因序列：湖北有5个，广东有9个，云南有7个。这些蝙蝠ACE2序列在其物种内显示98-100％的氨基酸同一性，与人ACE2的显示80-81％的氨基酸同一性。

　　这些蝙蝠ACE2在N端区域观察到了主要变化，包括一些先前已确定与SARS病毒的 S-RBD接触的残基。根据非同义SNP分析鉴定出8个残基，包括24、27、31、34、35、38.41和42。这8个残基的组合产生了8个等位基因，包括RIESEDYK，LIEFENYQ，RTESENYQ，RIKSEDYQ，QIKSEDYQ， RMTSEDYQ，EMKT KDHQ和EIKT EIKTKDHQ，分别命名为等位基因1-8。

　　除了先前研究（等位基因4、7和8）中的ACE2基因型数据外，研究者在中华菊头蝠种群中还鉴定出5个新的等位基因。“等位基因2”在两个省的样本中有发现，“等位基因4”在3个省中有发现，而其他等位基因似乎在地理上受到限制。总之，在广东发现了3个等位基因（4、6和8），云南发现了4个等位基因（1、2、4和7），在湖北发现了3个等位基因（2、4和5），在广西和香港分别找到了1个等位基因。在发现SARS病毒直接祖先的云南一蝙蝠洞中，研究者发现了4个等位基因共存。

　　综上所述，这些数据表明ACE2变异体已经在不同地区的中华菊头蝠种群中长期存在。与SARS病毒的S-RBD直接接触的位点的取代，表明它们在SARS病毒的进化和传播过程中可能具有重要功能。