截至2020年7月4日,全球新冠肺炎(新冠肺炎)確診病例超過1120萬例,死亡總人數超過52萬。以往的研究表明,抗原漂移會導致流感季節流感病毒的突變積累,病毒疫情的持續存在可能會導致人群中免疫相關突變的積累。雖然目前沒有新型冠狀病毒抗原漂移的證據,但隨著人傳人時間的延長,新型冠狀病毒也可能獲得具有適應性優勢和免疫抗性的突變。
2020年7月3日,來自杜克人類疫苗研究所和外科學系以及洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究小組發表了關于新型冠狀病毒《Cell》突變的最新研究結果,發現攜帶刺突蛋白D614G的新型冠狀病毒變異株已成為全球疫情最常見的毒株,具有適應性優勢,并在許多地方出現復發模式。G614變異體效價較高。在受感染的個體中,G614可導致上呼吸道病毒載量升高,但與疾病的嚴重程度無關。
研究人員根據GISAID(全球流感數據共享倡議組織)新型冠狀病毒序列數據庫中定期更新的數據,分析了COVID 19疫情中的新型冠狀病毒突變。總共28,576個序列在刺突中被比較,并且刺突突變的閾值被設置得較低。發現新型冠狀病毒整體進化率很低,從中篩選出氨基酸變異體D614G。
從原始D614形式到G614變體的全球轉換
加標614G的氨基酸變化是由武漢參考株23,403位核苷酸A到G的突變引起的。D614G的改變幾乎總是伴隨著另外三個突變:241位5’UTR的C -T突變和3037位的C-T沉默突變;4408位c到T突變。研究人員開發了兩種統計方法,G614變異的頻率不斷增加。包含這四種遺傳連鎖突變的單倍型現已成為全球SARS CoV-2疫情中的優勢毒株,其突變始于歐洲,其次是北美和大洋洲,然后是亞洲。2月20日在意大利首次檢測到D614G 4堿基單倍型序列。
D614位于刺突蛋白原生動物的表面,與鄰近的原生動物接觸。冷凍電鏡結構顯示,相鄰的原聚體D614和T859的側鏈在一個原聚體之間形成氫鍵,將一個原聚體的S1單元殘基與另一個原聚體的S2單元殘基結合。然而,突變到G614將消除側鏈的氫鍵,這可能增加主鏈的柔性并改變預聚物之間的相互作用。此外,該突變可能調節N616位點附近的糖基化,并影響原體空間附近融合肽的動力學。
蛋白質中氨基酸的變化和突變簇的結構定位
研究人員分析了謝菲爾德教學醫院999名新冠肺炎患者的新型冠狀病毒序列,并將其與臨床數據相關聯。研究發現,G614與新冠肺炎患者潛在的較高病毒載量相關,但與疾病的嚴重程度無關。
研究人員定量了假水皰性口炎病毒(VSV)以及D614和G614 SARS-CoV2刺突蛋白的慢病毒顆粒的感染滴度。對于VSV和慢病毒假型,攜帶G614的病毒的感染滴度顯著高于其相應的D614病毒的感染滴度約2.6-9.3倍。研究人員還測試了D614G突變是否會被多克隆抗體類似地中和,發現與攜帶D614假病毒的患者相比,恢復期患者的血清對G614假病毒具有相同或更好的中和作用。
這項研究成果及時評估了疫情期間Spike的進化,以確定可能與病毒應對風險的適應性或抗原性有關的進化變化,這對確保疫苗和免疫治療干預措施進入臨床時的有效性具有重要意義。
參考資料:
[1]追蹤新型冠狀病毒峰的變化:D614G增加新冠肺炎病毒傳染性的證據。