清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院丁強課題組聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)張榮和袁正宏團隊揭示了新冠病毒廣泛的潛在宿主范圍

作者:David Parkins
為了明確新冠病毒的宿主范圍,研究人員首先根據(jù)SARS-CoV-2的S蛋白與ACE2的結(jié)構(gòu)信息,確定了5個位于結(jié)合界面上高度保守的關(guān)鍵氨基酸。以這5個氨基酸作為篩選標(biāo)準(zhǔn),從將近300個ACE2同源序列中篩選出了80個同源序列,并發(fā)現(xiàn)這些可能與新冠S蛋白結(jié)合的ACE2序列均來自于哺乳動物。接下來,研究者選擇了48個有代表性的ACE2同源序列在無內(nèi)源ACE2表達的人非小細胞肺癌細胞(A549)中表達,包括家畜、寵物,動物園和水族館中的動物等與人類接觸密切的物種。首先通過結(jié)合實驗評估不同物種ACE2結(jié)合S蛋白的能力,即將SARS-CoV-2的S1蛋白與過表達不同物種ACE2的A549細胞共孵育。結(jié)果發(fā)現(xiàn)除了三種新世界猴(白色簇絨耳狨猴、松鼠猴和簇毛捲尾猴)、考拉、鼬科動物(雪貂,水貂)的ACE2檢測不到與S1蛋白的結(jié)合之外,其余物種的ACE2與S1蛋白均有較強的結(jié)合。接下來,為了直接評估不同ACE2介導(dǎo)病毒進入細胞的功能,研究者用 SARS-CoV-2活病毒感染過表達ACE2的A549細胞,結(jié)果與上述結(jié)合實驗的結(jié)果一致,表達三種新世界猴子和考拉ACE2的細胞不能被病毒感染,過表達水貂和雪貂ACE2的細胞僅檢測到較少的病毒感染信號,其它物種ACE2過表達細胞中均檢測到了大量病毒感染信號(圖2)。該結(jié)果表明多個物種ACE2可能都具有介導(dǎo)新冠病毒進入的潛力,因此SARS-CoV-2可能具有廣泛的宿主范圍。
此外,對于三種新世界猴ACE2不能介導(dǎo)新冠病毒進入的現(xiàn)象,研究者分析了ACE2與S蛋白結(jié)合界面上的氨基酸序列。發(fā)現(xiàn)在新世界猴ACE2序列中這些位點保守性較低,并且新世界猴ACE2的H41和E42與其他物種ACE2高度保守的Y41和Q42不一致。研究者通過結(jié)合實驗和病毒感染實驗進一步證明了這兩個位點的重要性,將這兩個氨基酸突變?yōu)閅和Q后,使新世界猴的ACE2獲得了支持新冠病毒進入細胞的能力。

原文鏈接:
https://www.pnas.org/content/118/12/e2025373118
來源:清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院

