冠状病毒

冠状病毒在系统分类上属冠状病毒科(Coronaviridae)冠状病毒属(Coronavirus).新发现的SARS病毒属冠状病毒的一个新种.科学家对SARS病毒基因组进行了全面测序分析后发现,其基因组由29730个碱基组成,与已知的三类冠状病毒相差甚远,只有64%的序列相同.可以推测,SARS病毒不是已知病毒的近期变种,而是一种新的冠状病毒.     

SARS相关病毒(BJ01株)的全序列及其比较分析

严重急性呼吸综合征(SARS)是一种新发现的急性传染病. 对一株已确认为SARS病原体的冠状病毒(BJ01)进行了全基因组序列测定, 并与其他已知病毒进行了比较分析. 该病毒基因组全长为29.725 kb, 含11个可读框(ORFs), 由1个稳定区和1个可变区组成, 其中稳定区编码RNA依赖性RNA聚合酶, 包括两个ORFs；可变区含有4个蛋白质编码序列(CDSs), 分别编码病毒的4个结构蛋白(S, E, M, N蛋白). 此外, 可变区还包括5个非典型的预测蛋白(PUPs). 此病毒基因的排列顺序与其他已知的冠状病毒一致. 通过与已知RNA病毒的序列比对, 可以确认该病毒属于冠状病毒科(Coronaviridae). 与GenBank中已知的5个SARS相关病毒全基因组序列的比较分析显示, 已在30个核苷酸位置上检出序列差异, 总体突变率为0.1%, 其中15个变异位点在编码区, 可能会导致蛋白质的氨基酸改变(异义突变). S蛋白中已发现3处可能引起该蛋白质物化特征变化的变异, 而该蛋白质可能参与病毒与宿主间的免疫反应. 与病毒包膜形成相关的M蛋白中则已发现两处氨基酸变化. 进化分析表明, SARS病毒可能不是来源于人类, 但没有证据证明是人为制造的. 为了阐明SARS相关病毒的病因学以及排除其他可能的SARS病原体的存在, 仍需进行更深入的研究.     

用于SARS冠状病毒检测的60 mer寡核苷酸基因芯片的设计及应用

设计并应用60 mer寡核苷酸基因芯片实现对SARS冠状病毒的检测. 根据寡核苷酸基因芯片的原则设计出30条60 mer的寡核苷酸片段, 覆盖SARS冠状病毒(以最先提交全序列的TOR2株作为参考, GenBank登录号: AY274119)全基因组, 点样制备成12×12的寡核苷酸基因芯片, 从临床诊断SARS患者痰液标本抽提病毒RNA, 采用限制性显示技术进行标记, 将标记好的样品与芯片杂交, 洗脱, 扫描. 初步探索寡核苷酸芯片诊断SARS冠状病毒的可行性. 杂交结果表明, 来自SARS患者样品与芯片上的多个SARS探针杂交, 出现了明显的荧光信号; 阴性和空白对照探针上没有杂交信号, 而对照样品仅与3个SARS探针有杂交. 由此可知, 采用60 mer寡核苷酸基因芯片可以从基因水平实现对SARS冠状病毒多段序列的平行检测, 对于提高检出率有一定意义, 此外, 尚可用于监测在发病过程的各个阶段中病毒基因的活动状况.     

2003年第48卷总目次

专题:SARS冠状病毒研究1237〔12)用于sARs冠状病毒检测的60 me:寡核昔酸基因芯片 的设计及应用 石嵘等l242(12)基于全基因组比较的sARS冠状病毒种系进化分析 齐震等l246(12)冠状病毒和人类sARs病毒的分子亲缘关系研究 高雷等专题:SARS相关研究1359(13) sARs一cov蛋白质组的生物信息学及其进化关系 柳树群等1369(13)呼肠病毒,在sARs患者中分离与初步鉴定 端青等1373(13) sARs传染扩散的动力学随机模型 石耀霖1 378(13) sARs危机中17城市民众的理性特征及心理行为 预测模型 时勘等专题:超分子化学1477(14)超分子科学:认识物质世界的…     

SARS相关病毒与鼠肝炎病毒S蛋白的同源暗示一个潜在受体结合区的存在

最近, 一种新的冠状病毒被确定为近期爆发的严重急性呼吸综合征(SARS)的病原体. 虽然人们对人冠状病毒229E已经有了较多的研究, 而且其受体结合位点也被确定在S蛋白第417~547个氨基酸残基之间. 但是, 这一区域与新分离的SARS相关病毒(香港株, CUHK-W1)没有任何同源性. 有意思的是, 已知的各种冠状病毒S蛋白S1亚基的序列比对和进化分析显示, 鼠肝炎病毒(MHV)与SARS相关病毒的同源性最高. 而且, MHV的S蛋白上负责受体结合的重要位点(第62~65和第214~216位氨基酸残基)与SARS相关病毒的相应区域(第51~54和第195~197位氨基酸残基)高度同源. 这些生物信息学的分析结果可能对研究SARS相关病毒的受体结合位点和病毒侵染靶细胞的机理有所帮助, 进而为设计抗病毒药物和疫苗提供新靶点.     

冠状病毒和人类SARS病毒的分子亲缘关系研究

组分矢量方法是一种从全基因组出发, 研究物种亲缘关系的新方法. 本文使用这一方法, 通过对外类群的适当选取, 研究包括SARS病毒的冠状病毒进化关系. SARS病毒作为一个单系, 由于彼此之间的序列相似程度非常高, 难以为其选取适当的外类群. 我们利用核苷酸的突变计数来构造距离矩阵, 并将其超度规化, 在此基础上揭示SARS病毒自身的演变关系. 本文采用了更多的序列和新的方法, 反映了更为详细的冠状病毒进化关系, 使得不同方法的比较成为可能, 为冠状病毒进化关系的研究提供了新的视角.     

SARS-CoV蛋白质组的生物信息学及其进化关系

一种新的冠状病毒 SARS-CoV是引起严重急性呼吸综合征(severe acute respiratory syndrome, SARS)的病原体. 对由SARS病毒全基因组序列推导出的所有蛋白质逐一进行分子量、等电点、分子消光系数等物理化学性质计算, 以及跨膜区和亚细胞定位预测, 辅以保守序列家族数据库搜索, 预测SARS-CoV功能未知蛋白质的功能. 同时, 通过SARS-CoV与其他冠状病毒蛋白质同源序列比较和进化距离计算, 分析SARS病毒的分类地位以及与其他冠状病毒的进化关系. 结果表明, 尽管SARS病毒是不同于其他3组冠状病毒的一种全新冠状病毒, 但在进化关系上更靠近牛冠状病毒BoCoV和鼠肝炎病毒MHV. 为实验测定SARS病毒蛋白质组以及抗SARS疫苗研制提供了参考和帮助.     

Vero细胞培养传代后的2株SARS冠状病毒基因组序列变异分析

RNA病毒在复制时有易出错的倾向, 因此SARS病毒在传染或传代过程中易发生突变而产生不同的毒株, 这种机制也利于病毒逃脱宿主的免疫系统而生存下来. 许多研究也表明, 不同的SARS病毒分离株的全基因组序列存在不同程度的差异, 这些差异的研究无疑对SARS病毒疫苗的研制具有重要的指导意义. 同时, 对SARS病毒在传代过程中的遗传稳定性及核酸特性的分析, 是SARS疫苗研制不可或缺的环节. 采用PCR产物直接测序的方法, 对2株用Vero细胞培养经过多次传代的SARS病毒进行了全基因组序列的测定, 通过比较分析发现该病毒在传代过程中具有高遗传稳定性, 其中检定参比株(Sino1株)2和11代全基因组序列比较有4个碱基的变化, 而候选疫苗株(Sino3株)3与10代的基因组全序列仅有1个碱基的差异. SARS病毒在Vero细胞上传代的遗传稳定性表明, 以此制备的灭活病毒疫苗是稳定的.     

鸡传染性支气管炎冠状病毒北京分离株全基因组序列的测定及其特征分析

鸟类传染性支气管炎病毒(AIBV)属于冠病毒科, 冠状病毒属, 是单股线状、正链RNA病毒, 基因组全长近28 kb, 具有3′多聚A尾和5′帽子结构的特征. 采用PCR产物克隆测序和引物步移(primer walking)直接测序结合的方法, 完成了IBV北京分离株的全基因组序列的测定. 该毒株基因组序列全长为27733 bp, 生物信息学分析表明, 它具有10个明显的可读框(ORF); 通过基因定位后其基因排序为: 5′-orf1a-orf1ab-s-3a-3b-e-m-6a-6b-n-3′. 对IBV北京分离株的全基因组序列, 与报道的IBV及造成人类严重急性呼吸综合征(SARS)的病毒(SARS-CoV)进行了比较分析. 结果表明, AIBV是一种变异较大的病毒, 其全基因组序列与国外公布的AIBV全基因组序列相似性仅有85.2%, 与国内报道的不完整AIBV序列比较, 相似性也只有91.2%; 而与SARS病毒基因组全序列比较, 相似性仅为50.8%, 说明它与SARS-CoV关系不大. 同时, 还使用clustalw 1.81 和 Treeview软件构建了冠状病毒的全序列、S蛋白、M蛋白和N蛋白的系统发生树, 结果表明, 鸡IBV北京分离株是第3组病毒的惟一成员, 它与SARS-CoV存在很大的遗传距离. 这项研究将对我国鸡传染性支气管炎病原的鉴定和疾病的控制起到重要的作用.     

呼肠病毒, 在SARS患者中分离与初步鉴定

严重急性呼吸综合征(SARS)疫情在北京造成了严重后果, 冠状病毒已被广泛认定为导致SARS的病原体. 但是临床和实验提示, SARS病因可能不是单一冠状病毒感染. 本文报道了我们从北京市第1例SARS患者和其母亲的咽拭子中分离出呼肠病毒. 在电子显微镜下, 可观察到典型的呼肠病毒. 血清学实验显示, 38例SARS患者中24例对呼肠病毒呈阳性反应. 针对呼肠病毒的基因保守序列(S2基因片段)设计引物, RT-PCR实验扩增出特异性DNA片段. 进一步DNA序列分析表明是一种独特的呼肠病毒(呼肠病毒科正呼肠病毒属). 初步动物实验显示, 该呼肠病毒可导致非典型样肺炎发生和小鼠死亡. 尽管如此, 呼肠病毒感染是否与SARS疫情有关, 还有待进一步研究才能阐明.     

SARS冠状病毒S基因的最近共同祖先序列重建及Spike蛋白的适应性进化检测

严重急性呼吸系统综合症(severe acute respiratory syndrome，SARS)病原体——SARS冠状病毒(SARS-CoV)的基因组结构和表达模式已被详细描述。Spike蛋白作为冠状病毒粒子表面的结构性糖蛋白，负责结合宿主细胞受体，诱导病毒包膜和细胞膜的融合，刺激机体产生中和抗体并与介导细胞     

志贺氏菌属各亚群菌株基因组“共有骨架”组成的分析

不同原核生物在基因组组成上的差异是其生物学性状差异的基础. 然而，进化中亲缘关系较近的菌群, 其基因组除了含有群或株特异的基因外, 还含有反映它们起源和进化痕迹的“共有骨架”结构, 而这些“共有骨架”恰恰是它们基本生存能力和共有生物学性状的基础. 志贺氏菌在起源和进化上与大肠杆菌极为密切, 目前倾向于将二者划为同一个种. 利用大肠杆菌K-12全基因组及Sf301特异性ORFs的芯片研究了志贺氏菌4个群间的基因组组成. 结果显示, 分别有16%~22% K-12的ORFs序列没有在志贺氏菌的基因组中被检测出, 而志贺氏菌的基因组中包含至少2800个保守的ORFs, 组成了其共有的“共有骨架”. 进一步分析提示, 这些“共有骨架”是维持肠道细菌正常生命生理活动所必需的基本组成. 此外, 只有20%的Sf301特异性ORFs同时存在于其他3个菌株中, 揭示了各菌株间基因组的异质性和菌属内的遗传多样性.     

福氏2a志贺氏菌301株基因组水平的缺失基因分析

在完成福氏2a志贺氏菌 301株全基因组序列测定工作的基础上, 以非致病性大肠杆菌K12 MG1655株的全基因组序列为参比对象, 进行比较基因组学分析. 结果显示, 与大肠杆菌基因组相比, 福氏2a志贺氏菌 301株基因组中共有136个长度大于1000 bp的片段缺失, 总长为717253 bp. 这些缺失片段中共包含670个可读框(ORF). 通过对ORFs编码产物的功能预测和分析, 发现这些缺失的ORFs主要编码与细菌代谢相关的酶类、结构蛋白、基因转录调控因子以及与细菌遗传物质水平转移相关的元件. 这不仅从全基因组水平揭示了两种具有不同生物学特性和表型的重要肠道细菌的分子差异, 而且为进一步探索其生理活动过程、致病机制以及肠道细菌间的进化等诸方面的问题提供了有价值的线索.     

节杆菌PJ3基因组中发现2,3-二羟基联苯双加氧酶基因

从污水中分离出一株以咔唑为惟一碳源和氮源生长的菌株PJ3, 用 16S rDNA 鉴定为节杆菌(Arthrobacter sp), 构建了PJ3菌株基因组文库并获得一株阳性克隆JM109 (pUCW402). 通过GenSCAN软件和BLAST分析发现, 在插入pUCW402的外源片段(3360 bp)中存在一个由933 bp片段编码的2,3-二羟基联苯双加氧酶基因. 进化分析表明, 从PJ3来源的2,3-二羟基联苯双加氧酶在进化树上形成一个独立的分支. Southern杂交进一步证实, 编码该酶的基因定位于节杆菌PJ3的基因组DNA上. 为了鉴定该基因的生物学功能, 构建了BL21 (pETW-8)重组菌株. 与菌株JM109 (pUCW402)和PJ3相比, 2,3-二羟基联苯双加氧酶的表达水平在BL21 (pETW-8)中最高. 酶活分析表明, 2,3-二羟基联苯双加氧酶不具有绝对专一性, 对2,3-二羟基联苯的催化能力高于邻苯二酚. 因此推测PJ3菌株对芳香族化合物降解过程中, 2,3-二羟基联苯双加氧酶主要负责催化双环化合物的降解.     

SARS带来的启示

SARS带来的忙乱是否已停息 ?　　在我们的朋友和亲人当中 ,有 80 0多人因SARS而被夺去了生命 ,这似乎是个残酷的事实。然而SARS在致命的传染病中仅仅是一种而已 ,例如 :仅2 0 0 3年死于流感的人数很可能达到 5 0万 ,而死于疟疾、肺结核和艾滋病的人数分别可能达到七位数。如果考虑到那些因SARS而被世界卫生组织(WHO)点名严禁前往旅游的国家和地区的经济损失 ,一些评论人士认为 ,WHO做过了头———特别是加拿大多伦多市的地方官员对WHO的旅游禁令感到气愤。不过 ,还是有一些专家却不认为WHO有什么过分。去年底 ,当南亚一些地区报…     

脊椎动物线粒体全基因组中的超级保守序列与进化

近年来, 超级保守序列及小RNA研究受到了高度重视, 它们在后基因组时代正起着越来越重要的作用. 通过对540多兆数据的比较分析, 在352种脊椎动物线粒体全基因组中发现了4段独有的超级保守序列, 它们的长度为22~30 bp. 令人惊讶的是, 它们清楚地反映了某些生物种属的不同分类与可能的进化关系, 并且这些发现可以帮助澄清鸟类与爬行类间的进化关系, 推测线粒体并不是低等动物基因组中的一个简单拷贝.     

稻属AA型物种叶绿体基因组的适应性进化

稻属AA型物种包含栽培稻和与其最近缘的野生稻物种,是稻属植物中一个重要的类群.为了探究稻属AA型物种叶绿体基因组的适应性进化,以AA型稻属物种中已经公布的6个叶绿体基因组为对象,利用PAML和Selecton对叶绿体基因进行适应性进化的分析.研究发现,4个基因(matK,ccsA,psbB和rpoC2)经历了正选择作用,并对基因的正选择位点进行了定位,初步分析了正选择位点的变异特点,探讨了正选择位点与蛋白质结构保守性的关系.本研究为深入了解稻属的叶绿体基因及其适应性进化提供了重要参考.     

SARS-CoV-2将如何进化

正跨越不同物种传播,然后又高度适应新宿主——这一进化过程在像COVID-19这样的大流行中扮演了何种角色?严重急性呼吸综合征(SARS,由SARS-Co V病毒引起)疫情始于2002年的11月,持续了8个月,到次年7月基本结束。新型冠状病毒(SARS-Co V-2,简称新冠病毒)有着和SARS病毒高达80%相似度的基因序列,以及一个类似的故事开头,却走向迥然。后者在盛夏销声匿迹,而新型冠状病毒肺炎(COVID-19)     

中国内地SARS输入输出流的疾病传播网络分析

关注传染病流行中个体在健康-受感染-发病-就诊-康复过程的时空变化模式以及区域之间的信息流与物质流的交互作用, 基于2002~2003年中国内地SARS流行病学调查数据, 选取SARS流行的3个典型个体空间位置信息: 工作单位或住址、发病地点以及报告单位, 定义SARS传播输入输出流, 并在此基础上构建了SARS输入流与输出流传播网络模型, 对SARS传播输入输出流的时空分布特征、节点特征参数的空间分布与时序变化以及网络结构特征等进行了全面系统的分析. 结果表明: (1) 北京和广东是输出病例和自传播病例最为严重的地区, 对于北京自传播病例的防控措施重点应是在SARS流行的后期; (2) 中国内地SARS传播网络具有明显的输出流聚集性质, 形成了以北京和广东为中心的两个输出聚集区域; (3) 广东是SARS传播扩散的起源中心与早期大部分区域感染病例的主要输入来源, 但没有对其周围形成显著辐射蔓延状况, 而北京直到流行中后期才与周围各区域产生输入输出的交互, 但却有显著空间辐射扩散能力; (4) 广东在整个SARS流行期具有大幅度的传播辐射范围, 而北京及其周围区域在流行中后期形成另一大幅度传播辐射范围, 尤其在后期河北等周围区域的辐射范围甚至略超北京; (5) 输入流网络辐射强度较低且辐射范围属中等水平, 而输出流网络辐射强度较高且辐射范围基本覆盖全国, 并且表现出逐渐增强的聚集性结构特征. 基于SARS传播输入输出流及其传播网络的分析有助于揭示SARS流行的潜在时空传播规律与整体时空演化特征, 为防控措施提供更有效的理论支持.     

中国内地SARS输入输出流的疾病传播网络分析

关注传染病流行中个体在健康-受感染-发病-就诊-康复过程的时空变化模式以及区域之间的信息流与物质流的交互作用,基于2002~2003年中国内地SARS流行病学调查数据,选取SARS流行的3个典型个体空间位置信息:工作单位或住址、发病地点以及报告单位,定义SARS传播输入输出流,并在此基础上构建了SARS输入流与输出流传播网络模型,对SARS传播输入输出流的时空分布特征、节点特征参数的空间分布与时序变化以及网络结构特征等进行了全面系统的分析.结果表明:(1)北京和广东是输出病例和自传播病例最为严重的地区,对于北京自传播病例的防控措施重点应是在SARS流行的后期;(2)中国内地SARS传播网络具有明显的输出流聚集性质,形成了以北京和广东为中心的两个输出聚集区域;(3)广东是SARS传播扩散的起源中心与早期大部分区域感染病例的主要输入来源,但没有对其周围形成显著辐射蔓延状况,而北京直到流行中后期才与周围各区域产生输入输出的交互,但却有显著空间辐射扩散能力;(4)广东在整个SARS流行期具有大幅度的传播辐射范围,而北京及其周围区域在流行中后期形成另一大幅度传播辐射范围,尤其在后期河北等周围区域的辐射范围甚至略超北京;(5)输入流网络辐射强度较低且辐射范围属中等水平,而输出流网络辐射强度较高且辐射范围基本覆盖全国,并且表现出逐渐增强的聚集性结构特征.基于SARS传播输入输出流及其传播网络的分析有助于揭示SARS流行的潜在时空传播规律与整体时空演化特征,为防控措施提供更有效的理论支持.