最新研究：新冠病毒对人类适应性比蝙蝠更强

4月23日，中国科学院微生物研究所研究员史毅和中国疾病预防控制中心主任高福在BioRxiv(一个预印的纸库)上发表了一篇论文(没有同行评议)，描述了新冠状病毒核心聚合酶复合体的近原子分辨结构。

研究表明，这种新的冠状病毒比其自然宿主蝙蝠更适合体温相对较低的人类。

作者提出以下主要研究结论:

1.新冠状病毒核心聚合酶复合体的整体结构:

作者分别用杆状病毒和大肠杆菌表达系统表达新冠状病毒的nsp12聚合酶和nsp7-nsp8辅因子。这三种蛋白质亚单位在体外混合形成核心聚合酶复合物。研究人员以3.7A的分辨率确定了新冠状病毒NSP1nsp1nsp7-nsp8复合物的结构，这清楚地解决了每个亚单位的主链位点和最重的侧链。

然而，与相应的非典病毒复合体相似，密度图不能解决nsp12的N端~110个氨基酸、nsp8的80个残基和nsp7C端的一小部分。总的来说，160，000，160k Da复合体的大约80%在结构中被解释。如图所示:

2.新型冠状病毒和传染性非典型肺炎病毒nsp1nsp7-nsp8复合体的结构比较

基本上，新的冠状病毒聚合酶复合体的结构与非典病毒非常相似。在nsp7、nsp8和nsp12亚单位的结构可视化区，两种病毒之间分别有1、4和25个残基替换(在nsp8和nsp12亚单位的未解析区分别有1和7个额外的位点突变)。然而，这些突变并没有导致聚合酶复合体的显著结构变化。

在迄今发现的7种人类传染性冠状病毒中，从2002年到2003年，这种新的冠状病毒与非典型肺炎病毒相比，在基因组序列上最相似。这两种病毒使用相同的宿主受体血管紧张素转换酶2(ACE2)进入细胞并引起呼吸症状，这可能导致严重的肺炎和死亡。

3.nsp12保守催化中心及其与辅助因素的相互作用

新冠状病毒nsp12亚单位的催化结构域按照所有病毒RDRPS共有的典型右旋结构排列，包括7个关键催化基序(A-G)。其中，基序A-F对所有病毒都高度保守。

nsp7-nsp8异二聚体结合在RDRP的拇指亚区之上，夹在手指延伸环之间以稳定其构象。这种相互作用主要由异二聚体中的nsp7介导，而nsp8与nsp12聚合酶亚单位几乎没有接触。这两个辅因子结合位点的重要性已被以前对非典病毒聚合酶的生化研究所证实，这揭示了它们在刺激nsp12聚合酶亚单位活性中的重要作用。

4.新冠状病毒核心聚合酶复合体活性降低

作者比较了新冠状病毒和SARS聚合酶的酶行为，从病毒复制的角度分析了它们的性质。两组核心聚合酶复合物都可以通过3’-VRNA模板很好地介导引物依赖的核糖核酸延伸反应。有趣的是，新冠状病毒NSP1nsp1nsp7-nsp8复合物的核糖核酸合成效率(约35%)远低于非典病毒复合物。

作者还比较了在相同的nsp7-nsp8辅因子背景下不同nsp12亚单位的聚合酶活性。与非典病毒相比，新的冠状病毒nsp12聚合酶的核糖核酸合成效率较低(约50%)。这一观察表明，nsp12中的残基取代也有助于降低其聚合酶活性，其效果类似于nsp8辅因子的变化。

5.氨基酸取代对聚合酶核心亚基的影响

尽管在新冠状病毒和非典病毒之间的核心聚合酶复合体的所有三个亚单位中都存在氨基酸取代，但这些残基并不位于聚合酶的活性位点或相邻亚单位之间的接触界面，这表明这些取代并不影响聚合酶复合体组装的亚单位之间的相互作用。

新冠状病毒的nsp12聚合酶亚单位和nsp7-nsp8辅因子中残基的取代降低了核心聚合酶复合体的核糖核酸合成效率，并降低了单个蛋白质亚单位的热稳定性。这些变化可能表明新的冠状病毒对人类宿主的适应性进化，其体温低于蝙蝠。(蝙蝠可能是人畜共患病病毒的天然宿主，包括非典病毒和新冠状病毒)

然而，作者说，新的冠状病毒聚合酶复合体在真实病毒复制周期背景下的集体行为仍是一个有待进一步探索的未决问题。

相关论文信息:https://doi.org/10.1101/2020.04.23.057265