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新型冠状病毒是如逃过我们的免疫系统的(1)

本文来自Chem-Station日文版 コロナウイルスが免疫システムから逃れる方法(1) kanako

翻译投稿 Sum 校对 炸鸡 & HaoHu

新型冠状病毒所引起的传染病正肆虐世界各地。写这篇文章的时候,笔者也因为大学关闭和外出禁令(加利福尼亚州)而被迫从3月中旬开始不能继续做实验,只能呆在家里写论文。

虽然大家都在关追新冠病毒今后感染的扩大和对社会的影响,但从一个理工科学生的角度来说,笔者还是对于病毒本身的分子构造形态更感兴趣。因此,这次我想写一篇介绍冠状病毒的有趣论文。

“Coronavirus endoribonuclease targets viral polyuridine sequences to evade activating host sensors.” Hackbart, M.; Deng, X.; Baker, S. C. PNAS 2020 (DOI: 10.1073/pnas.1921485117)

作者是芝加哥洛约拉大学Susan Baker教授的研究小组成员。Baker教授已经研究了几十年的冠状病毒。在这篇文章中,我们发现了一个有趣的机制,冠状病毒自身所有的RNA降解酶(EndoU)切断自己的RNA的边缘,以逃避宿主细胞的免疫系统。

什么是冠状病毒

病毒是由核酸(DNA或RNA)和蛋白质组成。病毒无法自己独立单独存活,需要将自己的基因注入动物等生命体细胞,然后自由地的使用细胞内的生物分子进行增殖。其实病毒的种类有非常多种,根据核酸的种类(DNA or RNA、单链or双链、直链or环状、正链or负链、逆转录酶的有无等)和结构形式,进行了详细的分类。(正链=与被转译的mRNA相同的序列;负链=与mRNA互补的序列)有感染人类的病毒,也有感染细菌等微生物的(噬菌体)等。

冠状病毒的组成

而冠状病毒是一种没有逆转录酶的单链正链RNA病毒(图1),已知可以感染包括人类在内的哺乳动物和部分鸟类。冠状病毒中,已经曾经引起人收感染的种类除了本次的COVID-19的病毒之外还有6种,其中4种会引起一般性感冒,另2种则会引起重症肺炎(MERS·SARS)。

冠状病毒感染的过程

冠状病毒的大小约在100nm左右,表面有一种称为刺突的由蛋白质构成的突起。感染流程如下(图2)。

冠状病毒感染细胞示意图

  • 刺突蛋白与宿主细胞受体结合
  • 侵入细胞内,释放出RNA
  • 将释放的RNA翻译为mRNA,合成与复制相关的酶
  • 开始复制RNA并合成病毒壳(衣壳)和刺突等结构性蛋白
  • 复制新的病毒然后:排出到细胞外,进行新一轮的感染和复制

冠状病毒的基因组结构

冠状病毒所具有的一个特点是其基因组RNA比其他病毒要大很多。例如,众所周知的流感病毒的基因组RNA大小为9kb左右,艾滋病毒(HIV)的大小为14kb左右,而冠状病毒的基因组则有30kb左右(图3)。在冠状病毒的基因组中,编码结构性蛋白质(刺突、包膜、衣壳)及其辅助蛋白质的只有三分之一左右,剩下的三分之二都是关于病毒复制的蛋白质编码。正因为病毒复制所涉及的基因组区域非常大,所以才解释了为什么病毒的复制机理如此的复杂。

洛约拉大学的Susan Baker教授注意到,与冠状病毒病毒复制相关的基因之一编码RNA降解酶(EndoU)。EndoU也存在于其他全部已知的冠状病毒,包括SARS和COVID-19的冠状病毒。EndoU的常见功能是在U(尿嘧啶)的位置水解RNA碱(A·U·G·C)(图4)。然而,这个EndoU对病毒的作用而言仍然是未知的。

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