Podobieństwa w miejscu rozszczepienia Furin w SARS-CoV-2 i koronawirusie gryzoni sugerują wspólnego żywiciela dzikiej przyrody.

W badaniu opublikowanym w bioRxiv* Serwer Prepress, zespół naukowców przeanalizował miejsce rozszczepienia furyny (FCS) białka wypustki (S) koronawirusa gryzoni AcCoV-JC34 z podrodzaju Luchakowirusa, wraz z innymi Luchakowirusami, używając w laboratorium i techniki obliczeniowe. Naturalnym żywicielem wirusa AcCoV-JC34 jest Apodemus chevrieri (mysz polna Chevrier).

Kilka wcześniejszych badań donosiło, że AcCoV-JC34, w przeciwieństwie do innych luchakowirusów, ma domniemany FCS w domenie S1, blisko interfejsu S1/S2. Chociaż jego istnienie uważane jest za bardzo nietypowe, FCS jest obecny w Coronaviridae, bardzo zróżnicowana rodzina wirusów, z żywicielami rezerwuarowymi u wielu gatunków dzikich zwierząt, w tym nietoperzy, ptaków i małych ssaków, takich jak gryzonie. W grupie alfa-koronawirusów rodzaj Lukakowirusy posiadają stosunkowo odrębne białka S, które w przeszłości nie były odpowiednio analizowane.

uczenie się

W tym badaniu naukowcy skonstruowali drzewo filogenetyczne dla ACoV-JC34 i innych znanych luchakowirusów w oparciu o sekwencje białka S. Przebadali również kilka lokalizacji geograficznych i szereg gatunków gryzoni, aby zidentyfikować wszystkie odkryte do tej pory luchakowirusy. Dopasowanie wielu sekwencji przeprowadzono na białku AcCoV-JC34 S w celu porównania jego sekwencji aminokwasowych z prototypem Lucheng Rn szczurzego CoV (LRNV) Lucheng Rn, zespołem ostrej ostrej niewydolności oddechowej 2 (SARS-CoV-2) i kilkoma innymi gatunkami wirusów .

Białko AcCoV-JC34 S zostało również poddane inżynierii strukturalnej w celu zbadania strukturalnej lokalizacji AcCoV-JC34 FCS. Do określenia, czy furan przetwarza motyw -RR-R- w AcCoV-JC, wykorzystano predyktory cięcia furanowego – PiTou i ProP. Dodatni wynik Pitou lub wynik większy niż 0,5 dla ProP wskazuje na możliwość rozszczepienia fibryny. Na koniec naukowcy przeprowadzili testy rozszczepiania peptydów za pomocą furyny, aby sprawdzić, czy furyna rozszczepia to miejsce w laboratorium.

konsekwencje

Luchakowirusy utworzyły grupę monofiletyczną ze 100% wsparciem ładowania początkowego podczas analizy filogenetycznej, co sugeruje wspólne pochodzenie przodków spoza rodziny alfakoronawirusów. Luchakowirusy agregują z rinakowirusami, w tym koronawirusami Rhinolophus bat HKU2, koronawirusem zespołu ostrej biegunki świń (SADS-CoV) i koronawirusem jelitowym alfa świń.

Próbki wirusa locha pochodziły od grupy żywicieli gryzoni żyjących w Wielkiej Brytanii i Chinach, co wskazuje na ich powszechne rozprzestrzenianie się. Utworzyli jednokomórkową grupę, co wskazuje na ich długotrwały związek z gryzoniami.

Wyniki badań dopasowania sekwencji wykazały, że forma -RR-R w AcCoV-JC34 nie odpowiada dokładnie kształtowi S1/S2 większości białek koronawirusa S. Jest to jednak zgodne z bezpośrednim miejscem cięcia potencjalnego wtórnego pojawiający się koronawirus na Bliskim Wschodzie (MERS).-CoV).

Badania modelu strukturalnego JC34 wykazały, że potencjalne miejsce cięcia furyny (-RR-R-) znajduje się w odsłoniętej pętli białka S, co zwiększyło jego dostępność dla proteazy. Jednak AcCoV-JC34 FCS znajdował się w pierścieniu, przed S1/S2 FCS znalezionym w innych CoV. W SARS-CoV-2 ten region powyżej jest dopasowany do sekwencji DQLTP powyżej przewidywanego miejsca cięcia S1/S2. Białko SADS-CoV S zostało użyte do modelowania strukturalnego, ponieważ jego struktura jest dostępna w Collaborative Research Protein Data Bank for Structural Bioinformatics (RCSB) i wykazuje stosunkowo wysoką 41,5% identyczność z JC34. W oparciu o wynik PiTou, słabo przewidywany wyświetlacz FCS AcCoV-JC34, którego zdarzenie rozszczepienia można określić eksperymentalnie.

Wyniki testów rozszczepiania peptydów wykazały, że trypsyna rozszczepiała wszystkie trzy peptydy (z LRNV, AcCoV-JC34 i SARS-CoV-2) z różną wydajnością. Jak oczekiwano, furyna rozszczepiała tylko peptyd SARS-CoV-2 i nie rozszczepiała peptydów LRNV lub JC34. Dane wskazują, że AcCoVJC34 zawiera minimalną sekwencję cięcia furyną (RXXR), która nie została rozszczepiona przez furynę podczas testowania eksperymentalnego.

Wnioski

Wyniki badania pokazują, że AcCoV-JC34 jest jedynym wirusem, który zawiera element -RR-R- identyczny z SARS-CoV-2. Jednak dalsza analiza pokazuje, że w przeciwieństwie do SARS-CoV-2, forma -RR-R niezbędnych aminokwasów w AcCoV-JC34 FCS nie jest rozszczepiana przez furynę, co wskazuje na sekwencję przodków pojawiania się wirusa z odrębnej dzikiej przyrody gospodarz. Warto zauważyć, że forma -RR-R znaleziona w AcCoV-JC34 nie odpowiada dokładnie kształtowi S1/S2 białek S koronawirusa ze względu na jego nietypowe położenie wyeksponowane powyżej pętli S1/S2.

Badanie podkreśla również obecność wyraźnej proteolitycznej pętli rozszczepienia w białku S SARS-CoV-2, ewolucyjnej selekcji do regulacji w górę FCS i tworzenia rozbieżnego białka S, co wykazano w kilku wysoce przenośnych wariantach.

*Ważna uwaga

bioRxiv publikuje wstępne raporty naukowe, które nie podlegają wzajemnej ocenie i dlatego nie powinny być uważane za rozstrzygające, ukierunkowywać praktykę kliniczną/zachowania związane ze zdrowiem lub być traktowane jako ustalone informacje.