Evolution of the novel coronavirus from the ongoing Wuhan outbreak and modeling of its spike protein for risk of human transmission
Xintian Xu1†, Ping Chen2,5†, Jingfang Wang3†, Jiannan Feng4, Hui Zhou2, Xuan Li2*, Wu Zhong4* & Pei Hao1,5*
1 Key Laboratory of Molecular Virology and Immunology, Institute Pasteur of Shanghai, Center for Biosafety Mega-Science, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200031, China;
2 Key Laboratory of Synthetic Biology, CAS Center for Excellence in Molecular Plant Sciences, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200032, China;
3 Key Laboratory of Systems Biomedicine, Ministry of Education, Shanghai Center for Systems Biomedicine, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China;
4 National Engineering Research Center for the Emergence Drugs, Beijing Institute of Pharmacology and Toxicology, Beijing 100850, China;
5 The Joint Program in Infection and Immunity: a. Guangzhou Women and Children’s Medical Center, Guangzhou Medical University, Guangzhou 510623, China; b. Institute Pasteur of Shanghai, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200031, China
Received January 16, 2020; accepted January 20, 2020; published online January 21, 2020
以上是复制的标题和作者
标题即为《武汉新型冠状病毒的进化来源和传染人的分子作用通路》(使用网络译名),文章属于“letter to editor”,这种文章一般送交外审较少,但内容也会经过严实的审查,所以内容也比较可信{选择这种方式可能是为了尽快传达信息}。
然后,可见收到日期1.16,接收日期为1.20,所以近几天的最新信息可能没有那么及时。
{本人无意冒充作者或商用,也请勿转载或挪作他用}
连接http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCLS/doi/10.1007/s11427-020-1637-5?slug=fulltext
正文如下:
“Dear Editor,
在湖北省武汉市发生的密集的肺炎案例与2019.12.30首先被武汉市卫生委员会报道。(WHO,2020)发现这些肺炎案例与武汉的一个大型海产、动物市场有关,当地政府迅速进行了卫生设施和消毒的相关措施。疾控中心(CDC)和中国卫生主管部门在之后查明和宣布:一种新型冠状病毒(CoV),即指Wuhan-CoV,引发了武汉市的肺炎爆发。(CDC,2020)复数组科学家从住院患者取得了病毒样本。(Normile,2020)分离的病毒于在电镜下观察,在形态学上相同。“
{这些是相关的背景,其实大家应该也都比较清楚,需指出“爆发”一次翻译自“outbreak”,并不含当时已经很严重之类的意思。分离的病毒在电镜下观察相同,可能说明是同一种病毒引发的}
“第一个Wuhan-CoV基因组序列(WH-Human_1)于2020.1.10发表,随后另外五个基因组序列发表。(Zhang,2020;Shu and McCauley,2017)(表格S1)这一目前的突发公共卫生事件,在一定程度上类似于2002年中国南方爆发的SARS疫情。两者都是发生在冬季,初始案例与暴露于动物市场中售卖的活体动物有关,并且两者都是由以前未知的冠状病毒引发。截至2020.1.15,有超过40例由实验室条件确诊的武汉冠状病毒感染和一例死亡。虽然没有人传人的明显证据,但已在中国香港、日本和泰国有出口的病例。“
{关于“出口的病例”这个愚蠢的翻译……原文exported cases,因为涉及香港,所以没有翻译成境外病例。而目前的公共卫生事件,即原文“the current public health emergency”,当然知道是什么意思,不过还是直译了。S1指Supporting Information 1,为了保证连续性,先说完正文再考虑说不说}
{现在是认为存在人传人,文中所述是15号的情况。}
“对于目前的公共卫生事件,急迫需要研究Wuhan-CoV的起源和原始宿主(们),并且评估这种新型冠状病毒在跨物种和人际传播的公共安全风险。为了解决这些有关武汉的(肺炎)爆发的致病因子的重要问题,我们初步对Wuhan-CoV和过去感染人的SARS-CoV和中东呼吸综合征(MERS)-CoV(Cotton et al.,2013)的基因组序列进行了对比。六个Wuhan-CoV的基因组序列几乎相同(图片S1A)。(所以)在对比过程中使用WH-Human_1作为Wuhan-CoV的代表。(Wuhan-CoV)与SARS-CoV的序列同源性较MERS-CoV高。(图片S1B)Wuhan-human_1与SARS-CoV_Tor2序列多样性高的区域主要在ORF1a和spike(S蛋白)基因,Wuhan-CoV 和MERS-CoV序列同源性则普遍较低。“
{在六个基因组序列几乎相同的前提下,用一个序列代替是合理的,并不意味着用六个就会得到不同的结论。关于序列同源性,个人觉得那些说什么80%相同或者70%相同的,其信息来源都不太可信,因为那根本说明不了任何问题。此处指出与SARS的序列同源性比与MERS的序列同源性高,这意味着在进化的亲缘关系上与SARS比较近,并不能因此认为会造成与SARS同样的后果。}
{提到的ORF1a应是指开放阅读框1a,具体可能要专业人员才知道,不过综合网上的信息,应该与病毒复制有关。而spike蛋白即“刺蛋白”,是一种第一类膜融合蛋白,包含S1和S2两个序列,其中S1包含受体结合区(RBD),在后文也有提到,而ACEⅡ也是主要的冠状病毒受体之一。}
{有关S蛋白的信息来自http://blog.sciencenet.cn/blog-2484430-897663.html等}
“为了理解Wuhan-CoV的起源和它与其他冠状病毒的遗传关系,我们对多个来源的冠状病毒序列组进行了遗传多样性分析。结果表明,Wuhan-CoV在遗传树中成簇分布,属于Betacoronavirous属,这是一种包装的,单链RNA病毒,主要感染野生动物,牲畜和人,造成时常的爆发和无明显症状的较频繁的感染。Wuhan-CoV簇与SARS/类SRAS冠状病毒相邻,蝙蝠冠状病毒HKU9-1为直接外群。其内部紧邻类群为SARS/类SRAS冠状病毒,包括感染人类的种类(图1,红星标注)临近类群和外群 的多数种类以蝙蝠为自然宿主,如Rousettus bats中的蝙蝠冠状病毒HKU9-1和hku3-1,Pipipstrellus bats中的HKU5-1.所以,可以符合逻辑且方便地推断蝙蝠是Wuhan-CoV的自然宿主,尽管在蝙蝠到人的传播过程中仍可能存在中间宿主(们)。基于Wuhan-CoV的特殊的遗传位置的推断,它很可能与SARS/类SRAS冠状病毒有一个与蝙蝠冠状病毒HKU9-1相似的祖先.然而,频繁的重组可能会模糊其(进化)路径,这可以从他们基因组的高同源序列斑块得到证据。(图S1B)
{如图,其中有红星表示的即为感染人的类群,而红字的部分就是Wuhan-CoV,可见那个HKU9-1是武汉冠状病毒和SARS等病毒的外群。不过本人有点看不懂这个树,因为我没有搞懂为什么这六个序列作为类似六个物种进行建树,这样的话其使用的序列数似乎有些过少,文中亦未提及具体建树方法(如果是NJ树,那么这根本不靠谱)。不过本人没有做过病毒的系统发育相关内容,所以不能进一步判断【因为进化树这个方面属于本人比较了解的领域,所以措辞也比较自信一点】一般来讲,进化树的分支不会是这么“明确“的,都是某种概率性的东西,而从数据发表到论文收到,只经历了不到一周,这有可能是因为使用了足够强大的计算机,不过还是有点快,当然,这不意味着我怀疑文中的结论,我只是觉得这个说法有点武断。文中核心内容应该还是后面的感染机制。}
{斑块翻译自patch,原意类似补丁,小块布等,个人觉得这个词的翻译很不利于理解,所以单独说一下,在此处基本上类似于“小块”,“片段”的意思。}
{“造成时常的爆发和无明显症状的较频繁的感染。”一句,估计是看不懂,我是直译的,因为英语也看不懂,我注意到有翻译成“造成时常的爆发,更频繁的时候是无明显症状的感染”的,这样从文义上是通顺的,也符合常识,但我从英语没法翻译出这个意思}
“总之,Wuhan-CoV与感染人的SARS-CoV有可观的距离,与MERS-CoV距离更远。这一观察提出了一个重要问题:Wuhan-CoV和SARS-CoV、MERS-CoV在跨物种/人类感染中是共用相同的动力学机制,还是产生了新的不同的传播动力学机制。“
{以上,与网上说的它们亲缘关系很近的说法不同}
“冠状病毒的S蛋白分为两个功能亚单位,S1和S2,S1通过与宿主的受体结合促进感染。它包括两个结构域,N端结构域和C端的直接与宿主受体结合的RBD结构域(Li,2012).为了调查Wuhan-CoV和它的宿主的交互关系,我们调查了它的S蛋白的RBD结构域。S蛋白相比冠状病毒的ORF1a和ORF1b通常有更易变的氨基酸序列。(Hu et al., 2017)然而,不论Wuhan-CoV的S蛋白和SARS-CoV的总体上同源性较低,Wuhan-CoV的S蛋白的RBD结构域与SARS-CoV_Tor2和HP03-GZ01的有着数个高同源性斑块。SARS-CoV的S蛋白在位置442,472,479,487和491的残基据报道处于受体的复杂的接触面上,被认为对SARS-CoV的跨物种传播和人际传播有关键作用。(Li et al.,2005)不论高度保守区域的斑块,在Wuhan-CoV除了Tyr491之外的四之五个关键氨基酸均不同。(图1B)尽管替代氨基酸的极性和疏水性相似,它们举出了严肃的问题即Wuhan-CoV是否也是通过S蛋白与ACE2蛋白结合感染人类的,以及对于人际传播风险来说,这种相互作用的强度如何。注意到MERS-CoV的S蛋白与SARS-CoV在RBD结构域展示出很低的同源性,由于其S蛋白的结合目标不同,是DPP4{而非ACE2}(Raj et al., 2013).“
{DPP4与本贴无关}
{图1B 左侧为序列来源,文中就已标出关键氨基酸,可见除491号外其余均发生变化。}
“为了回答这些重要的问题和分析Wuhan-CoV的人类传播风险,我们建立了它的S蛋白的一个结构模型并分析了它和文人ACE2分子结合的能力。基于计算机控制的同源模型方法,以SARS冠状病毒的S蛋白(PDB accession号:6ACD)为模板,利用Swiss-模型法构造Wuhan-CoV的结构。注意Wuhan-CoV的和SARS冠状病毒的S蛋白氨基酸序列一致性为76.47%。其后通过SARS-CoV的S蛋白的RBD区域与它的受体ACE2(PDB accession号:2AJF),利用结构超复合和分子刚性对接,模拟了Wuhan-CoVS蛋白与人ACE2蛋白结合的3D复杂结构。(Li et al ., 2005)(图1C)“
{生信相关技术,我只会一点皮毛,其实就是啥都不会,不敢评论。图一C如下
}
“Wuhan-CoV的S蛋白的计算机模型(以WH-human_1序列为代表)与SARS-CoV的S蛋白结构相比,在RBD结构域表现出1.45埃的CαRMSD。S蛋白与人ACE2蛋白的结合能,通过MOE2019软件,用琥珀ff14SB力场参数计算。(Maier et ak., 2015). Wuhan-CoVS蛋白和人ACE2蛋白的结合自由能为-50.6 kcal mol,而SARS-CoV的S蛋白的为-78.6 kcal mol,-10 kcal mol,一般被认为是明显的。由于因Arg426替换为Asn426失去的氢键连接,Wuhan-CoV的S蛋白与SARS-CoV比较升高了28 kcal mol。尽管相对减弱,但Wuhan-CoV的S蛋白仍然与人ACE2 有着明显的结合倾向性。出乎我们的预料,尽管替换了四之五的重要界面氨基酸残基,Wuhan-CoV的S蛋白仍然与人ACE2 有着明显的结合倾向性。进一步观察,位置442、472、479、487的替换残基并没有改变结构特征在RBD区域,Wuhan-CoV的S蛋白和SARS-CoV的S蛋白有着几乎相同的3D结构,因此在接触界面保存了相似的范德华力和静电特性。“
{相比较群里转发的所谓“劲儿比较小“,原文并未明确给出类似意思。}
“作为总结,我们的研究展示了Wuhan-CoV和SARS/类SRAS冠状病毒具有一个类似蝙蝠冠状病毒HKU9-1的共同祖先。我们的工作重点在于Wuhan-CoV的S蛋白的RBD结构域支持与人ACE2蛋白的强烈的相互作用,不论它与SARS-CoV的S蛋白的多态性这一重要发现因此Wuhan-CoV通过S蛋白-ACE2结合途径,存在明确的人类传播风险。公众也要注意这种风险和冠状病毒的跨物种、人际传播的动力学也受很多其他因素,如宿主的免疫应答、病毒复制效率、病毒突变率等的影响。“
{其实原文的说法还是很中立的。这一段的翻译尽可能直译了,看起来可能多少有点难受,那个重要发现即Wuhan-CoV的S蛋白的RBD结构域虽然与SARS的很不同,但仍能强烈结合ACE2这一点。}
【相关学术纠纷此帖不讨论,本人反正是带着善意考虑这件事的。然后有看不懂的地方尽管问我,反正我一般也不知道。】
然后原图如下
偷偷跑路回起点的前息壤写手