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研究发现细胞代谢压力可能减弱新冠病毒毒力

【记者 赵广立】11月7日,记者从深圳华大生命科学研究院获悉,该院与香港大学生物医学院等团队合作的一项研究显示,细胞代谢压力可能使新冠病毒毒力变弱。相关研究成果发表于《基因组生物学与进化》。

目前,科学家已发现7种人类冠状病毒,其中严重急性呼吸系统综合征冠状病毒、中东呼吸综合征冠状病毒及新型冠状病毒3种可引起致命呼吸系统疾病,其余4种季节性流行的冠状病毒通常只引起感冒症状。

为了了解不同类型冠状病毒的基因组特征差异,研究团队挑选了89条不同种类的冠状病毒全基因组,进行碱基组成和密码子使用偏好分析,发现冠状病毒基因组的胞嘧啶含量普遍偏低,其中4种在人群中长期流行的冠状病毒胞嘧啶含量比3种短期流行的冠状病毒要低。

据此,研究团队提出了一个疑问:新冠病毒在持续进化中,基因组的胞嘧啶含量是否会下降,逐渐与长期流行的冠状病毒相类似?研究人员随后收集了公共数据库发表的2574条全基因组序列(采样时间为2019年12月24日至2020年4月17日),对碱基组成的变化趋势进行分析。分析结果表明,在持续传播的过程中,新冠病毒编码区的胞嘧啶含量的确在逐渐下降。

基于以上观测结果,研究团队首次从代谢层面阐述了新冠病毒在利用宿主资源时遇到的瓶颈。

三磷酸胞苷(CTP)是冠状病毒生物合成的重要组分,其涉及四个重要的合成过程:病毒RNA基因组合成、病毒囊膜合成、病毒蛋白糖基化、宿主tRNA合成。CTP的从头合成必须通过三磷酸尿苷(UTP)进行,使其在宿主细胞中的可用性受到极大限制。文章通讯作者之一、法国科学院院士Antoine Danchin猜想:在冠状病毒RNA基因组大量复制的过程中,UTP可能被错误地用来替代CTP,从而使基因组的胞嘧啶含量下降而尿嘧啶含量上升。新冠病毒基因组核苷酸组成可能逐渐趋同于季节性流行的人类冠状病毒。由于密码子的简并性,短期的胞嘧啶含量变化可能并不会影响病毒蛋白序列,但在长期的演化过程中,该代谢瓶颈可能导致新冠病毒的致病能力逐渐变弱。

不过,新冠病毒胞嘧啶含量与致病力变化趋势相关的假说,仍需进一步实验验证。(中国科学报)


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