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中科院钱文峰团队揭示:新冠Omicron毒株曾经历家鼠体内进化
信息来源自: 生命科学前沿
发布时间:2022/1/4
阅读次数:1396

2021年11月24日,一种新冠病毒的新型变异毒株——奥密克戎(Omicron)在南非等地被报道。仅仅两天,该毒株就被世界卫生组织判定为“需要高度关注的变异株”(variant of concern, VOC)。截至2021年12月16日,全球89个国家和地区已经发现感染奥密克戎毒株的确诊病例,且该毒株的传染速度明显快于德尔塔(Delta)毒株。 


  与其它需要高度关注的变异株(Alpha、Beta、Gamma和Delta)不同,奥密克戎毒株出现时携带大量鲜有报道的稀有突变。科研人员在新冠病毒变异株的数据库中未发现其“近亲”,因此奥密克戎毒株的来源引起了科研界广泛关注。 


  目前有关奥密克戎毒株的来源共有三种主流假说:第一种假说认为,奥密克戎毒株在某一未充分进行核酸检测和测序的地区长期“隐秘”传播,导致其被发现时已积累较多突变。第二种假说则认为,奥密克戎毒株可能是在某位免疫缺陷病人(例如长期接受化疗病人或艾滋病人等)体内经历长期进化,因此带有大量稀有突变。第三种假说则认为,奥密克戎毒株的“祖先”可能从人类“溢出”到其它动物,在该生物体内进化一段时间后回传人类,因此带有大量人群中稀有突变。 


  2021年12月24日,中国科学院遗传与发育生物学研究所钱文峰研究员团队在 Journal of Genetics and Genomics 在线发表了题为:Evidence for a mouse origin of the SARS-CoV-2 Omicron variant 的研究论文。 


  该研究揭示奥密克戎毒株的传播途径极有可能是从人类传播到家鼠并经过长期进化后回传到人类。 


  


  该研究首先对奥密克戎毒株的基因组开展进化分析,鉴定了奥密克戎毒株祖先序列上发生的45个突变。在此基础上,使用突变频谱(即12种不同碱基突变类型的相对比例)追溯病毒宿主的方法,发现奥密克戎毒株的突变频谱与人体内(包括免疫缺陷病人)进化的新冠病毒产生的突变频谱存在显著差异。令人意外的是,奥密克戎毒株的突变频谱与鼠冠状病毒(murine hepatitis viruses)的突变频谱高度相似,表明奥密克戎毒株可能曾在家鼠中长期进化。 


  如果奥密克戎毒株确实曾在家鼠体内长期进化,那么奥密克戎毒株基因组上就会产生能够适应在家鼠中传播的突变。依据这一思路,该研究检测了奥密克戎毒株在能决定宿主感染范围的刺突蛋白上发生的突变,通过与18种哺乳动物(例如水貂、白尾鹿)中分离的新冠病毒序列进行比较,发现这些突变与家鼠中分离得到的新冠病毒突变重合程度最高。 


  该研究进一步将刺突蛋白受体结合域与32种哺乳动物的受体蛋白进行分子对接,发现奥密克戎毒株携带的突变对提升家鼠受体蛋白的亲和力最为显著。 


  


  奥密克戎毒株病毒基因组和蛋白亲和力分析,A:奥密克戎毒株的突变频谱与鼠冠状病毒的突变频谱相似,与人群中进化的冠状病毒存在显著差异(椭圆显示95%置信区间);B:奥密克戎毒株刺突蛋白上的突变(紫色标记)富集于其刺突蛋白受体结合域(RBD)与细胞受体 (ACE2)相互作用的界面;C:与病人中分离的新冠病毒相比,奥密克戎毒株RBD与家鼠ACE2蛋白亲和力显著上升。 


  根据以上结果推测,奥密克戎毒株的祖先大致于2020年中期由人传到家鼠,在家鼠中经历一年多的进化,于2021年底回传人类。该传播途径的发现为未来新冠疫情防控策略提供启示。 


  中国科学院遗传与发育生物学研究所研究生魏昌硕单科家王炜光为该论文共同第一作者,张姝雅为共同作者,郇庆副研究员和钱文峰研究员为共同通讯作者。相关工作得到国家自然科学基金的资助。 

  

   (来源:生命科学前沿) 

  原文出处:Wei C, Shan KJ, Wang W, Zhang S, Huan Q, Qian W. Evidence for a mouse origin of the SARS-CoV-2 Omicron variant. J Genet Genomics. 2021 Dec 23:S1673-8527(21)00373-8. doi: 10.1016/j.jgg.2021.12.003. Epub ahead of print. PMID: 34954396. 

  链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34954396/ 





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