科学家发现，一个微小的基因变异可以彻底改变冠状病毒在不同物种中的行为表现。通过将SARS-CoV-2与一种亲缘关系相近的仅感染蝙蝠的病毒进行比较，他们表明，单个氨基酸的差异会影响免疫系统是发起反击还是受到抑制。这可能有助于解释某些动物病毒是如何跨越物种传播给人类并变得极具危险性的。
目前，来自加州大学旧金山分校定量生物科学研究所（QBI）、西奈山伊坎医学院、巴斯德研究所和弗雷德·哈钦森癌症中心的一组研究人员发现了一个极微小的遗传差异，这可能有助于解释某些动物病毒如何适应人类并引发严重疾病。
他们的研究结果发表在《细胞·宿主与微生物》上，表明仅改变冠状病毒蛋白中的一个氨基酸，就能改变病毒与蝙蝠和人类免疫系统的相互作用方式，从而导致截然不同的感染反应。
微小的遗传改变，巨大的生物效应
为了研究这一过程，研究人员将SARS-CoV-2与RaTG13进行了比较，后者是一种亲缘关系密切的冠状病毒，感染蝙蝠但尚未发现能感染人类。
该团队研究了每种病毒如何与人类和蝙蝠肺细胞中的免疫蛋白相互作用。这项工作得益于首个源自大菊头蝠的实验室培养肺细胞系。
一种名为OrfB9的病毒蛋白显得尤为重要。尽管SARS-CoV-2和RaTG13版本的OrfB9几乎完全相同，但在该蛋白约100个氨基酸中，它们仅有一个氨基酸的差异。
人类和蝙蝠细胞中的不同反应
这一微小的差异产生了截然不同的效果。
在人类肺细胞中，SARS-CoV-2版本的OrfB9关闭了一个重要的免疫警报系统，使病毒能够更有效地复制。
然而，在蝙蝠肺细胞中，RaTG13版本激活了一种有助于控制病毒的免疫蛋白。
研究结果表明，即使是极微小的遗传改变，也会影响病毒是局限于其自然动物宿主，还是获得在人类中繁衍的能力。
“一种停留在蝙蝠体内的病毒与一种溢出到人类并引发灾难性疾病的病毒，其区别可能归结为极微小的遗传改变，”QBI主任兼该研究资深作者Nevan J. Krogan博士说，“通过在蛋白水平上绘制这些相互作用——跨越两种病毒和两个物种——我们可以解读预测溢出风险的分子特征。这正是世界所需要的早期预警系统。”
理解未来的溢出风险
这项研究为有助于动物病毒适应人类宿主的分子变化提供了新见解。通过识别与溢出事件相关的特定蛋白相互作用，科学家或许能够更好地识别那些在引发未来疫情之前就具有跨物种传播潜力的病毒。
作者：加州大学旧金山分校（UCSF）作者包括Jyoti Batra博士；Yuan Zhou理学硕士；Rithika Adavikolanu；Durga Anand；Sooraj Verma；Martin Gordon理学硕士；Shivali Malpotra理学硕士；Jack M. Moen博士；Ajda Rojc理学硕士；Atoshi Banerjee博士；Sourobh Maji博士；Monita Muralidharan博士；Helene Foussard博士；Irene P. Chen博士；CJ San Felipe博士；Lorena Zuliani-Alvarez博士；Promisree Choudhury博士；Kirsten Obernier博士；Rahul Suryawanshi博士；Taha Y. Taha博士、药学博士；Kliment A. Verba博士；James S. Fraser博士；Robert M. Stroud博士、文学硕士；Melvin Ott医学博士、博士；Ben Polacco博士；Danielle L. Swaney博士；Ignacia Echeverria博士；以及Manon Eckhardt博士。完整作者名单请参阅论文。
资助：美国国立卫生研究院（U19AI135990, U19AI135972, U54AI170792, F31AI164671-01, G20AI174733, UL1TR004419, S10OD026880, S10OD030463）；霍华德·休斯医学研究所；James B. Pendleton慈善信托基金；罗登贝里基金会；P.和E. Taft；格拉德斯通研究所；Fast Grants；创新基因组学研究所；陈-扎克伯格生物中心——旧金山；ANR EmerCoV AAP CE35。