SARS-CoV-2ゲノムの解読–起源
進行中のCOVID-19パンデミックは、公衆衛生システムに対する世界的な脅威であり、世界経済に大きな打撃を与えています。このパンデミックの原因であるSARS-CoV-2は、典型的なインフルエンザではありません。このウイルスは上気道と下気道の両方に影響を及ぼし、生命、呼吸のコアプロセスを妨害するため、致命的です。 2020年4月6日の時点で、Worldometerは世界中で1,337,166件の症例を報告し、74,176人が死亡しています。
ゲノムレベルでSARS-CoV-2を調べると、このウイルスの起源を理解するための洞察が得られます。また、科学者がこの目に見えない病原体を検出し、生命の損失を最小限に抑えるための治療法の発明を促進するための診断ツールを設計するのにも役立ちます。
SARS-CoV-2ゲノムを理解する
ウイルスは、生きている宿主が繁栄して複製することを必要とする感染性病原体です。また、SARS-COV-2は一本鎖RNAウイルスであり、ゲノムはほぼ30 kbのヌクレオチド塩基であり、12個の推定オープンリーディングフレームがあります。 2019年12月に流行が始まった直後、中国の科学者はSARS-CoV-2ゲノムの配列を決定しました。さまざまな科学グループが、過去数週間でSARS-CoV-2の完全なゲノム配列を発表しました。これらはGenbankおよびコロナウイルスデータベースで公開されています。
SARS-CoV-2ウイルスの起源
このような大発生の間、非科学的な陰謀説は、国、コミュニティ、文化に対して不必要な偏見をもたらす可能性があります。 SARS-CoV-2も例外ではなく、状況は今日の急成長しているソーシャルメディアプラットフォームによってのみ悪化します。この目に見えない敵を合理的な科学的レンズを通して見るのは私たちの義務です。ゲノム解析に基づくと、SARS-CoV-2は自然に進化したウイルスです。 合成実験室株ではありません 1,2 。科学者たちは、世界のさまざまな地域から収集された100を超えるSARS-CoV-2株の全ゲノムの配列を決定しました。これらの菌株はヌクレオチドレベルで99.5％以上同一であることがわかります。これは、ウイルスがすでに高い感染率と病原性を持っているため、表面上は株が異なる地域間であまり変異しなかったことを示しています。
最近では、他の2つのコロナウイルスが世界的な注目を集めています。これらは、2002年の中国のSARS-CoVと2012年のサウジアラビアのMERS-CoVでした。これらの初期のウイルスは両方ともコウモリに由来することが示されました。この歴史的知識に基づいて、科学者はコウモリからコロナウイルスを配列決定し、コウモリCoV（ RaTG13 ）はSARS-COV-2と96.2％同一であり、後者の人獣共通感染症の起源を確認しました。 2 コロナウイルスは、人間に感染する前に中間キャリアを使用することがよくあります。興味深いことに、2019年10月頃、中国の広東野生生物救助センターで肺と肺の泡状線維症の症状を伴う死んだマレーセンザンコウの報告により、科学者はメタゲノムを分離するようになりました。確かに、死んだ鱗甲目からのメタゲノムデータにはコロナウイルスが含まれていました！ 3
興味深いことに、全ゲノムレベルで、SARS-CoV-2はマレーセンザンコウとほぼ91％同一であり、ウロコが中間宿主である可能性があることを示しています。
パンゴリンとは何ですか？彼らは、アジアで伝統的な漢方薬やその肉に使用するために高い需要があり、多くの人が珍味と見なしているアリを食べる哺乳類です。彼らはまた、違法な野生生物取引において今日最も人身売買されている哺乳類です。
SARS-CoV-2は他の既知のコロナウイルスとは異なり、88％以下の配列同一性を持っています。系統発生分析に基づくと、ヒト、コウモリ（RaTG13）、マレーセンザンコウに見られるSARS-CoV-2は、新しいクラスのベータコロナウイルスです。世界のさまざまな地域やさまざまな生物からの約35種類のコロナウイルス株が、全ゲノムレベルで分析されています。下の青色で示されているSARS-CoV-2は、新しいクラスのベータコロナウイルスです（図1）。
コロナウイルスはどのようにして宿主に侵入しますか？
スパイクタンパク質と呼ばれるコロナウイルスのタンパク質の1つは、このプロセスで重要な役割を果たしているようです。 Spikeタンパク質は、S1とS2の2つの主要なサブユニットで構成される多機能分子マシンです。スパイクタンパク質は、最初にそのS1サブユニットを介して宿主細胞表面の受容体に結合し、次にそのS2サブユニットを介してウイルス膜と宿主膜を融合させます。さまざまなコロナウイルスのS1のドメインは、さまざまな宿主受容体を認識し、ウイルスの付着を引き起こします。 193アミノ酸の受容体結合ドメイン（RBD）は、宿主細胞に結合して接続します。ヒトにおけるSARS-CoV-2の受容体は、アンジオテンシン変換酵素2（ACE2）です。 ACE2は、肺、動脈、心臓、腎臓、腸の細胞膜の外面に付着しています。 ACE2は、血管収縮ペプチドであるアンジオテンシンIIの血管拡張剤であるアンジオテンシン1-7への切断を触媒することにより、血圧を低下させます。残念ながら、ACE2はコロナウイルスの人気のあるエントリポイントでもあるようです。
パンゴリンCoVおよびSARS-CoV-2配列は、RBD領域で高度に保存されており、ウイルスの病原性の可能性がパンゴリンCoVとSARS-CoV-2の間で非常に類似していることを示しています。結合を決定する重要なアミノ酸残基は、配列アラインメントのパンゴリンCoVとSARS-CoV-2（図2aの青いボックスでマーク）と図2bの漫画の上に示されている重要なアミノ酸（LFQSNY）の間で同一です。 。興味深いことに、コウモリのSARS-CoV-2 RBDは17アミノ酸残基が異なり、これには結合に重要な5つの残基が含まれています 3 。配列データの分析に基づいて、bat-SARS-CoV-2は、感染を引き起こすために宿主細胞のACE2タンパク質に結合するための重要な残基を持っていない可能性があると推測することができます。これを確認するには、実験が必要です。
前述のように、スパイクタンパク質には2つの機能ドメインが含まれています。受容体結合ドメインと、ウイルス膜と細胞膜の融合を仲介する配列を含む2番目のドメインです。スパイク糖タンパク質は、融合配列の露出を可能にするために細胞プロテアーゼによって切断されなければならず、したがって細胞侵入に必要である。 PangolinCoVとbat-SARS-CoV-2のS1 / S2切断部位配列を比較すると、フューリン認識モチーフが挿入されていることがわかります。これは、図3に示すように、複製のためにウイルスゲノムが宿主の細胞質に侵入する明確なメカニズムを示しています。
風鈴認識モチーフの役割は何ですか？ヒトでは、フューリン認識モチーフ（PRRARSV）は、スブチリシン様ペプチダーゼのS8ファミリーのメンバーであるFURINタンパク質によって認識されます。これは、タンパク質の一部を除去して、コンフォメーションを不活性状態から活性状態に変えるのに役立ちます。
このフューリン切断部位の獲得は、コウモリのCoVが人間に飛び込み、現在の流行の広がりを開始することを可能にした「機能の獲得」である可能性があることが示唆されています。これは、宿主内でのウイルスの複製を防ぐために、このモチーフの遮断を標的とする新薬を探索するための潜在的な手段となる可能性があります。
したがって、SARS-CoV-2のスパイクタンパク質を注意深く調べると、最適化されたRBD、一部のMERSコロナウイルスのようなフューリン認識モチーフ、およびACE2タンパク質に強く結合する能力が示されます。これは、自然淘汰プロセスが機能していることを示唆しています。宿主に同時感染するウイルスの自然な組換えイベントは、病原性とウイルスの適応を高めながら、宿主の範囲を改善することが示されています。バットのバックボーン（RaTG13）とパンゴリンCoVを含むSARS-CoV-2ゲノムデータは、これが自然組換えによって生成されたウイルスであることを示しています。 。
SARS-CoV-2のヒトへの即時ドナーとは何ですか？
SARS-CoV-2配列には、bat-SARS-CoV（RaTG13）と、これらのウイルスゲノムの組換え中にのみ発生する可能性のある保存されたパンゴリンCoVの領域の両方が混在しています。また、フューリン認識モチーフで見られるように、機能の獲得には別のウイルス組換えが含まれます。組換えが起こるためには、これらのウイルスゲノムを宿す自然の宿主が存在するのは当然のことです。別のウロコですか？または武漢のシーフード市場の別の野生動物？これはまだ不明です。起源を理解することは、ウイルス株と世界的大流行の将来の発生を防ぐのに役立つ可能性があります。
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