SARS-CoV-2 게놈 해독 – 기원

진행중인 COVID-19 대유행은 공중 보건 시스템에 대한 세계적인 위협이며 세계 경제를 강타했습니다. 이 대유행의 원인인 SARS-CoV-2는 일반적인 독감이 아닙니다. 이 바이러스는 상기도와 하기도 모두에 영향을 미치고 생명의 핵심 과정인 호흡을 방해하므로 치명적입니다. 2020년 4월 6일 기준 Worldometer는 전 세계적으로 1,337,166건의 사례가 보고되었으며 74,176명이 사망했습니다.

게놈 수준에서 SARS-CoV-2를 조사하면 이 바이러스의 기원을 이해하는 데 통찰력을 얻을 수 있습니다. 또한 과학자들이 이 보이지 않는 병원체를 감지하기 위한 진단 도구를 설계하고 인명 손실을 최소화하기 위한 치료제 개발을 촉진하는 데 도움이 될 것입니다.

SARS-CoV-2 게놈 이해

바이러스는 살아있는 숙주가 번성하고 복제해야 하는 감염원입니다. 또한 SARS-COV-2는 12개의 추정되는 오픈 리딩 프레임이 있는 거의 30kb 뉴클레오티드 염기의 게놈을 가진 단일 가닥 RNA 바이러스입니다. 2019년 12월 전염병이 시작된 직후 중국 과학자들은 SARS-CoV-2 게놈의 염기서열을 분석했습니다. 다양한 과학 그룹이 지난 몇 주 동안 SARS-CoV-2의 완전한 게놈 서열을 발표했습니다. Genbank 및 코로나바이러스 데이터베이스에서 공개적으로 사용할 수 있습니다.

SARS-CoV-2 바이러스의 기원

이와 같은 발병 기간 동안 비과학적 음모론은 국가, 지역 사회 및 문화에 대한 불필요한 편견을 초래할 수 있습니다. SARS-CoV-2도 예외는 아니며 오늘날 급증하는 소셜 미디어 플랫폼으로 인해 상황이 악화되고 있습니다. 이 보이지 않는 적을 합리적인 과학적 렌즈를 통해 바라보는 것은 우리의 의무입니다. 게놈 분석에 따르면 SARS-CoV-2는 자연적으로 진화한 바이러스입니다. 합성 실험실 균주가 아닙니다 ^1,2 . 과학자들은 세계 여러 지역에서 수집한 100개 이상의 SARS-CoV-2 균주의 전체 게놈을 시퀀싱했습니다. 이들 균주는 뉴클레오티드 수준에서 99.5% 이상 동일하다는 것이 밝혀졌습니다. 이것은 표면적으로 바이러스가 이미 높은 감염률과 독성을 가지고 있기 때문에 균주가 다른 지역에서 많이 돌연변이되지 않았음을 나타냅니다.

최근에 두 개의 다른 코로나바이러스가 전 세계의 주목을 받았습니다. 이들은 2002년 중국 SARS-CoV와 2012년 사우디아라비아 MERS-CoV였습니다. 이 두 초기 바이러스는 모두 박쥐에서 유래한 것으로 나타났습니다. 이 역사적 지식을 바탕으로 과학자들은 박쥐에서 코로나바이러스의 염기서열을 분석하고 박쥐 CoV(RaTG13 )은 SARS-COV-2와 96.2% 동일하여 후자의 인수공통 기원을 확인했습니다. ² 코로나바이러스는 종종 인간을 감염시키기 전에 중간 매개체를 사용합니다. 흥미롭게도 2019년 10월경 중국의 Guangdong Wildlife Rescue 센터에서 폐와 폐 거품 섬유증 증상이 있는 죽은 말레이 천산갑에 대한 보고는 과학자들로 하여금 메타게놈을 분리하도록 촉발했습니다. 실제로 죽은 천산갑의 메타게놈 데이터에는 코로나바이러스가 포함되어 있었습니다! ³

흥미롭게도 전체 게놈 수준에서 SARS-CoV-2는 Malayan Pangolin CoV와 거의 91% 동일하여 천산갑이 중간 숙주일 수 있음을 나타냅니다.

천산갑이란? 그들은 아시아에서 중국 전통 의학과 고기용으로 수요가 높은 개미를 잡아먹는 포유동물로, 많은 사람들이 진미로 여기고 있습니다. 그들은 또한 불법 야생 동물 거래에서 오늘날 가장 많이 밀매되는 포유동물입니다.

SARS-CoV-2는 88% 이하의 서열 동일성으로 알려진 다른 코로나바이러스와 다릅니다. 계통발생학적 분석에 따르면 인간, 박쥐(RaTG13) 및 Malayan Pangolins에서 볼 수 있는 SARS-CoV-2는 베타 코로나바이러스의 새로운 부류입니다. 세계 여러 지역과 다른 유기체에서 온 거의 35가지 유형의 코로나바이러스 균주가 전체 게놈 수준에서 분석되었습니다. 아래 파란색으로 표시된 SARS-CoV-2는 새로운 종류의 베타 코로나바이러스입니다(그림 1).

코로나바이러스는 어떻게 숙주에 들어가나요?

이 과정에서 스파이크 단백질이라고 불리는 코로나바이러스의 단백질 중 하나가 중요한 역할을 하는 것으로 보입니다. Spike 단백질은 S1과 S2의 두 가지 주요 소단위로 구성된 다기능 분자 기계입니다. 스파이크 단백질은 먼저 S1 소단위를 통해 숙주 세포 표면의 수용체에 결합한 다음 S2 소단위를 통해 바이러스 및 숙주 막을 융합합니다. 다양한 코로나바이러스의 S1 도메인은 다양한 숙주 수용체를 인식하여 바이러스 부착을 유도합니다. 193개 아미노산인 수용체 결합 도메인(RBD)은 숙주 세포에 결합하고 연결합니다. 인간의 SARS-CoV-2 수용체는 안지오텐신 전환 효소 2(ACE2)입니다. ACE2는 폐, 동맥, 심장, 신장 및 장의 세포막 외부 표면에 부착됩니다. ACE2는 혈관수축제인 펩타이드인 지오텐신 II가 혈관확장제인 지오텐신1-7로 분해되는 것을 촉매하여 혈압을 낮춥니다. 불행히도 ACE2는 코로나바이러스의 인기 진입점이기도 합니다.

천산갑 CoV 및 SARS-CoV-2 서열은 RBD 영역에서 고도로 보존되어 있어 천산갑 CoV와 SARS-CoV-2 간에 바이러스의 병원성 잠재력이 매우 유사함을 나타냅니다. 결합을 결정하는 주요 아미노산 잔기는 서열 정렬에서 천산갑 CoV와 SARS-CoV-2(그림 2a에서 파란색 상자로 표시)와 그림 2b의 만화 위에 표시된 주요 아미노산(LFQSNY) 간에 동일합니다. . 흥미롭게도 박쥐 SARS-CoV-2 RBD는 17개의 아미노산 잔기가 다릅니다. 여기에는 결합을 위한 5개의 중요한 잔기가 포함됩니다 ³ . 염기서열 데이터 분석을 바탕으로 bat-SARS-CoV-2는 감염을 유발하기 위해 숙주 세포의 ACE2 단백질에 결합하는 핵심 잔기가 없을 수 있다고 추측할 수 있습니다. 이를 확인하려면 실험이 필요합니다.

앞서 언급한 바와 같이, 스파이크 단백질은 수용체 결합 도메인과 바이러스 및 세포막의 융합을 매개하는 서열을 포함하는 두 번째 도메인의 두 가지 기능적 도메인을 포함합니다. 스파이크 당단백질은 융합 서열의 노출을 가능하게 하기 위해 세포 프로테아제에 의해 절단되어야 하므로 세포 진입에 필요합니다. Pangolin CoV와 bat-SARS-CoV-2의 S1/S2 절단 부위 서열을 비교하면 푸린 인식 모티프가 삽입되어 있음을 알 수 있습니다. 이것은 그림 3과 같이 복제를 위해 바이러스 게놈이 숙주 세포질로 들어가는 독특한 메커니즘을 나타냅니다.

푸린 인식 모티브의 역할은? 인간에서 푸린 인식 모티프(PRRARSV)는 비활성 상태에서 활성 상태로 구조를 변경하기 위해 단백질 섹션을 제거하는 데 도움이 되는 서브틸리신 유사 펩티다아제의 S8 계열 구성원인 FURIN 단백질에 의해 인식됩니다.

이 푸린 절단 부위의 획득은 박쥐 CoV가 인간에게 뛰어들어 현재의 전염병 확산을 시작할 수 있게 하는 '기능의 획득'일 수 있다고 제안되었습니다. 이것은 숙주 내부에서 바이러스 복제를 방지하기 위해 이 모티브를 차단하는 것을 표적으로 하는 새로운 약물을 탐색하는 잠재적인 방법일 수 있습니다.

따라서 SARS-CoV-2에서 스파이크 단백질을 주의 깊게 조사하면 일부 MERS 코로나바이러스와 같이 푸린 인식 모티프인 최적화된 RBD와 ACE2 단백질에 강력하게 결합하는 능력을 보여줍니다. 이것은 자연 선택 과정이 진행 중임을 암시합니다. 숙주를 동시에 감염시키는 바이러스의 자연 재조합 현상은 숙주 범위를 개선하는 동시에 독성과 바이러스 적응을 증가시키는 것으로 나타났습니다. 박쥐의 백본(RaTG13)과 천산갑 CoV가 포함된 SARS-CoV-2 게놈 데이터는 이것이 자연 재조합에 의해 생성된 바이러스임을 다시 나타냅니다. .

SARS-CoV-2를 인간에게 직접 기증한 사람은 무엇입니까?

SARS-CoV-2 서열에는 박쥐-SARS-CoV(RaTG13)와 이러한 바이러스 게놈의 재조합 중에만 발생할 수 있는 보존된 천산갑 CoV 영역이 혼합되어 있습니다. 또한, 푸린 인식 모티프에서 볼 수 있듯이 기능의 획득은 또 다른 바이러스 재조합을 포함합니다. 재조합이 일어나려면 이러한 바이러스 게놈을 품고 있는 자연 숙주가 있어야 한다는 것이 논리적입니다. 다른 천산갑인가? 아니면 우한 해산물 시장의 또 다른 야생 동물? 이것은 아직 알려지지 않았습니다. 기원을 이해하면 바이러스 변종 및 세계적 대유행의 향후 발생을 예방하는 데 도움이 될 수 있습니다.

자세한 내용은 https://www.3dsbiovia.com/about/contact/로 문의하십시오.

SARS-CoV-2 게놈 해독 – 진단 테스트 No