高福:冠状病毒的跨种传播

时间:2015-07-27 21:59:08 来源: 点击量:

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近日,Trends in Microbiology杂志在线发表了一篇题为"Bat-to-human: spike features determining 'host jump' of coronaviruses SARS-CoV, MERS-CoV, and beyond"的特邀综述。文章作者高福院士(中国科学院微生物研究所,中国疾病预防控制中心),逯光文博士(四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室)和王奇慧博士(中国科学院微生物研究所)在文中系统地阐述了冠状病毒表面刺突蛋白的分子特征及其与冠状病毒跨种传播的关系。

高福院士现为中国科学院微生物研究所研究员,同时担任中国疾病预防控制中心副主任,中国科学院北京生命科学研究院副院长,中国科学院病原微生物与免疫学重点实验室主任,2013年当选为中国科学院和发展中国家科学院院士,主要从事病原微生物跨宿主传播、感染机制与宿主细胞免疫研究,在Nature、Science、Lancet、NEJM、NSMB、PNAS、PLoS Pathogens、Immunity等杂志发表论文330余篇。逯光文博士现为四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室研究员。王奇慧博士现为中国科学院微生物研究所助理研究员。近年来他们对中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)和蝙蝠源冠状病毒HKU4等开展了多项创新性的研究工作,相关研究成果发表在Nature和Cell Host & Microbe等杂志上。延伸阅读(Nature, 2013, 500: 227-231; Cell Host & Microbe, 2014, 16: 328-337)。

冠状病毒是一类具囊膜的RNA病毒,可感染动物和人;依据其血清型和基因型特征,又可进一步分为Alpha-、Beta-、Gamma-和Delta-冠状病毒属。目前能感染人的冠状病毒主要集中在Alpha-和Beta-冠状病毒属,包括人冠状病毒NL63、229E、OC43、HKU1以及严重急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoV)和中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)。后两者均可导致急性呼吸窘迫综合征,疾病进程快,病死率高。2002-2003年,SARS-CoV在世界范围内引起了前所未见的"非典"疫情,共造成8000余例感染病例和800余例死亡病例;2012年,MERS-CoV在中东首次发现,并迅速扩散到欧、亚、美、非的多个国家和地区,已累计造成1368例感染病例和490例死亡病例,波及26个国家(依据世界卫生组织2015年7月21日统计数据)。尤其是过去两个月在我国邻国韩国发生的MERS-CoV局部暴发,曾一度造成严重的社会恐慌。需要特别关注的是,现有证据表明SARS-CoV和MERS-CoV均为动物源性,通过跨种传播而感染人。因此,揭示以SARS-CoV和MERS-CoV为代表的冠状病毒跨种传播过程不仅是基础研究领域的热点,也对传染病防控的公共卫生实践至关重要。

病毒侵入宿主的第一步是病毒表面蛋白与宿主细胞表面特异性受体之间的相互作用,因此受体的种类和分布在很大程度上决定了病毒的宿主范围和组织嗜性。冠状病毒表面的刺突(spike,S)蛋白负责识别宿主受体并介导膜融合,进而完成病毒的侵入过程,是冠状病毒能否以及如何实现跨种传播的决定性因素之一。通常S蛋白会被宿主的蛋白酶进一步切割为S1和S2两个亚基,前者含有识别受体的关键区域,即受体结合区(receptor-binding domain),而后者含有膜融合所需的关键元件(如融合肽、七肽重复区等)。因此,S蛋白的结构功能特点和受体识别特征,以及与S蛋白的切割激活(cleavage priming)密切相关的宿主蛋白酶的时空分布特征是病毒实现跨种感染的关键因素。

在这篇最新的综述文章中,高福院士、逯光文和王奇慧博士首先就SARS-CoV S蛋白的结构特点、受体识别特征、以及S蛋白如何被宿主蛋白酶有效切割激活等方面进行了细致的总结;随后系统地归纳了MERS-CoV S蛋白的相关研究进展;并进一步深入分析了基于S蛋白特征的病毒跨种传播过程。作者们还对蝙蝠源冠状病毒HKU4识别人源受体的最新工作进行了点评,概述了这一工作对于MERS-CoV蝙蝠起源的重要提示。这篇文章已发表在最新一期的Trends in Microbiology杂志上,并被选为当月的精选综述(feature review)。

高福院士研究团队多年来研究新发、突发传染病病原的跨种传播机制,在流感病毒、冠状病毒等致病原的研究上先后在Nature、Science、Lancet等杂志发表多篇文章,去年底还应邀为Nature Reviews Microbiology撰写综述。延伸阅读(Nature Reviews Microbiology, 2014, 12: 822-831)。

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