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『ACE』石正丽新研究：病毒与宿主间有进化军备竞赛 需持续监控蝙蝠( 四 )


这与SARS-CoV RBD与人类ACE2的结合亲和实验结果一致 。 与SARS-CoV RBD和人类ACE2界面的接触残基相比 ， 可以观察到ACE2上的两个病毒病毒结合热点(hotspot hotspot Lys31和Lys353分别由Glu35和Asp38组成的盐桥)或附近的变化 。 如前所述 ， 这两个热点隐藏在疏水环境中 。 它们为病毒-受体结合相互作用提供了大量的能量 ， 并填补了结合界面上疏水性叠加238相互作用的关键空隙 。
与人ACE2相比 ， 中华菊头蝠ACE2-3357的两个主要残留变化是E35K和Y41H 。 E35K与RsSHC014RBD中K31和Arg479的盐桥断裂 ， 可能影响它们之间的结合亲和力 。 41位置的组氨酸可能会削弱K353-d38盐桥的支撑力 ， 因为组氨酸比酪氨酸的疏水性更弱 ， 导致其与BJ01RBD的结合亲和力降低 。 因此 ， BJ01和RsSHC014RBD与中华菊头蝠ACE2-3357的结合亲和力较低 。
在中华菊头蝠ACE2-1434中 ， 位置31发现了苏氨酸 ， 这与人类ACE2的这个位置不同 ， 人类的是赖氨酸 。 虽然K31T的变化导致其不能与Glu35形成盐桥 ， 但BJ01的RBD c中的Tyr442可以与之形成氢键 。 但RsWIV1 RBD中位于442的丝氨酸则不具备这种功能 。
此外 ， RsSHC014含有一个位于479的精氨酸 ， Thr31不能与Glu35形成盐桥 ， 使Glu35可以与Arg479形成盐桥 ， 但RsWIV1中的RBD残基Asn479可能会导致其失去这一能力 。 因此 ， BJ01和RsSHC014RBD可以与中华菊头蝠ACE2-1434结合 ， 但RsWIV1RBD无法与中华菊头蝠的ACE2-1434结合 。
本研究中所有的中华菊头蝠ACE2在82的位置都包含一个天冬酰胺 ， 而人类ACE2在此位置则是蛋氨酸 。 M82N的变化引入了一个不利的亲水残基 ， 削弱了热点31周围的疏水网络 。 此外 ， Asn82引入了一个糖基化位点 ， 就像在大鼠ACE2中一样 ， 导致其不能有效支持SARS-CoV感染；ACE2在82位置上的聚糖可能导致空间干扰病毒RBD结合 。
因此 ， M82N可能对SARS-CoV及SARS相关冠状病毒RBD与中华菊头蝠ACE2s的相互作用有显著影响 。 如前所述 ， RBD的487残基与ACE2上的热点353相互作用 。 RsWIV1RBD中含有Asn487,Asn487的极性侧链可能与ACE2中Lys353残基的脂肪族部分发生不利的相互作用 ， 影响K353与D38的热点相互作用 。
此外 ， RsSHC014 RBD在位置487含有一个丙氨酸；Ala 487的小侧链不支持热点353的结构 。 因此 ， RsWIV1及RsSHC014 RBD与人类ACE2的结合亲和力均低于BJ01 ， 但与人类ACE2的结合亲和力均高于中华菊头蝠ACE2 ， 这与病毒感染和结合实验结果高度相符 。
『ACE』石正丽新研究：病毒与宿主间有进化军备竞赛 需持续监控蝙蝠
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SARSr-CoV刺突基因通过正向选择与中华菊头蝠ACE2共同进化
为了测试作用于SARS病毒刺突蛋白和中华菊头蝠ACE2基因可能存在的选择压力 ， 他们使用PAML软件包的编码ml程序来分析单个密码子的非同义突变与同义突变的比值(dN/dS比值) 。 通过分析了完整的编码SARS相关冠状病毒刺突蛋白的基因序列 ， 并比对了来自中华菊头蝠样本的9个SARS相关冠状病毒刺突蛋白的基因序列 。
研究发现模型允许密码子在正向选择(M2a和M8)下进化 。 在模型M8(初始种子值ω(dN/dS)=1.6,密码子频率=F3X4),20个密码子(p>0.95)以dN/dS>1的速率正向选择 ， 根据晶体结构显示 ， 298个密码子中有17个被发现位于RBD区域 ， 面向受体ACE2 。 此外 ， 在SARS-CoV刺突中出现的5个密码子(442、472、479、480和487) ， 此前已被确定对人类ACE2的结合亲和力有显著影响 。
接下来 ， 他们通过比对本研究获得的以及从GenBank下载的25个中华菊头蝠ACE2基因序列 ， 对中华菊头蝠ACE2基因进行分析 。 他们发现在模型M8中 ， 12个密码子(2.3%,p>0.95)以dN/dS>1的速率进行正向选择 ， 其中8个密码子(31、24、27、34、35、38、41、42)对应于人类ACE2的残留物 ， 这些密码子直接参与人类SARS病毒刺突蛋白的接触 。


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