冠状病毒反向遗传操作技术及其应用进展

冠状病毒广泛存于自然界中,人和多种动物均易感。虽然冠状病毒具有相对严格的宿主特异性,但是其广泛的宿主性及其自身基因组的结构特性使得该病毒在进化过程中极易发生基因重组和突变,新型冠状病毒在此过程中不断出现。近年来,反向遗传学技术的发展为冠状病毒跨种属传播及致病机制、疫苗以及抗病毒药物的研发开辟了新的思路。对冠状病毒反向遗传操作技术的进展及其应用现状进行了简要综述与展望。     

SARS病毒与其他冠状病毒的基因组比较

本文利用生物信息学方法比较SARS病毒和其他冠状病毒基因组。通过数据库搜索,找出与SARS病毒基因组相似的核酸或蛋白质序列,并对相似序列进行比对,分析它们的共性和差异。结果表明,SARS病毒在基因组的组织上及结构蛋白质方面与现有冠状病毒有比较大的相似性,SARS病毒基因组与冠状病毒基因组相关。但是,SARS病毒基因组还存在一些特异性序列,ORF1a和S蛋白(特别是S1)的变化以及SARS—CoV特异性的非结构蛋白可能是SARS发病机理与传染特性区别于其他冠状病毒的分子基础。在全基因组水平上进行核酸单词出现频率分析,结果表明,SARS病毒远离已知的其他冠状病毒,单独成为一类。     

SARS病毒与其他冠状病毒的基因组比较

本文利用生物信息学方法比较SARS病毒和其他冠状病毒基因组.通过数据库搜索,找出与SARS病毒基因组相似的核酸或蛋白质序列,并对相似序列进行比对,分析它们的共性和差异.结果表明,SARS病毒在基因组的组织上及结构蛋白质方面与现有冠状病毒有比较大的相似性,SARS病毒基因组与冠状病毒基因组相关.但是,SARS病毒基因组还存在一些特异性序列,ORF1a和S蛋白(特别是S1)的变化以及SARS-CoV特异性的非结构蛋白可能是SARS发病机理与传染特性区别于其他冠状病毒的分子基础.在全基因组水平上进行核酸单词出现频率分析,结果表明,SARS病毒远离已知的其他冠状病毒,单独成为一类.     

新型冠状病毒基因组G-四链体结构的初步研究

21世纪以来,冠状病毒频频引起危害人类健康的重要传染病,其中包括2003年严重急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoV)、2012年中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)和新型冠状病毒(SARS-CoV-2),目前对这些病毒引发的疾病并无特效的治疗药物。G-四链体(G-quadruplex,G4)是在DNA或RNA的鸟嘌呤富集区形成的非典型二级结构,可存在于人类和病毒基因组中,G-四链体的不同位置对病毒复制和感染等过程发挥重要调控作用。本研究针对七种与人类疾病相关的冠状病毒以及与SARS-CoV-2同源性较高的三种蝙蝠相关病毒,通过全基因组序列分析潜在四链体形成序列(Potential quadruplex-forming sequences,PQS),结果发现,十种病毒中均存在一定数量的PQS基序,同时对SARS-CoV-2 G-四链体存在位置及形成潜力进行评估,并分析了不同变异株间G-四链体基序的保守性。本研究对SARS-CoV-2基因组中G-四链体进行初步预测与探讨,旨在为COVID-19治疗提供一种新的药物靶点,使其更好地应用于临床研究。     

2019新型冠状病毒基因组的生物信息学分析

2019年12月,中国武汉报道了冠状病毒引起的肺炎,其临床症状与2003年爆发的严重急性呼吸综合征(Severe Acute Respiratory Syndrome, SARS)不同,因此推断该病毒可能是冠状病毒的一个新变种。不同于简单使用全基因组序列的其它研究,我们于2018年在国际上首次提出分子功能与进化分析相结合的研究思想,并应用于Beta冠状病毒B亚群(BB冠状病毒)基因组的研究。在这一思想指导下,本研究使用BB冠状病毒基因组中的一个互补回文序列(命名为Nankai complemented palindrome)与其所在的编码区(命名为Nankai CDS)对新发布的2019新型冠状病毒基因组(GenBank:MN908947)进行分析以期准确溯源,并对BB冠状病毒的跨物种传播和宿主适应性进行初步研究。溯源分析的结果支持2019新型冠状病毒源自蝙蝠,但与SARS冠状病毒差异巨大,这一结果与两者临床症状差异一致。本研究的最重要发现是BB冠状病毒存在大量的可变翻译,从分子水平揭示了BB冠状病毒变异快、多样性高的特点。从BB冠状病毒可变翻译中获取的信息可应用于(但不限于)其快速检测、基因分型、疫苗开发以及药物设计。另外,我们推断BB冠状病毒可能通过可变翻译以适应不同宿主。基于大量基因组数据的实证分析,本研究在国际上首次从分子水平尝试解释了BB冠状病毒变异快、宿主多且具有较强的宿主适应性的原因。     

亲环素A对冠状病毒复制的影响及其抑制剂的抗病毒作用研究进展

亲环素A (CypA)是一种在生物界中广泛分布,并具有高度保守性的蛋白质,具有肽基脯氨酰顺/反异构酶活性,是免疫抑制药物环孢素A (CsA)的细胞内受体。冠状病毒是具有包膜的、单股正链RNA病毒,目前已知有7种冠状病毒可以感染人类,其中包括致命的SARS-CoV、MERS-CoV以及新型冠状病毒(SARS-CoV-2)。已有研究表明,CypA在SARS-CoV、CoV-229E、CoV-NL63以及FCoV等多种冠状病毒的复制中是必不可少的,而且CypA的抑制剂CsA及其衍生物(ALV、NIM811等)对多种冠状病毒具有明显的抑制作用,暗示CypA是潜在的抗冠状病毒药物靶点,CsA这种老药有可能是一种抗冠状病毒的药物。2019年底,新型冠状病毒突然肆虐中国,严重威胁人民生命健康并造成巨大经济损失。鉴于此,文中介绍了CypA对冠状病毒复制的影响,并阐述了其抑制剂的抗病毒作用,旨在为抗新型冠状病毒药物的研发提供科学依据及思路。     

SARS冠状病毒的密码子偏爱性分析

为了分析SARS(Severe Acute Respiratory Syndrome)冠状病毒的密码子偏爱性(codon preference),为SARS冠状病毒基因表达中宿主系统的选择提供参考。运用EMBOSS(The European Molecular Biology Open Software Suite)的CHIPS(Codon Hetemzygosity in a Protein-codingSequence)和CUSP(Create a eodon usege table)程序对SARS冠状病毒的6个编码蛋白的基因进行分析,并将这6个编码序列拼接在一起进行全基因组的密码子偏爱性分析。分析结果与大肠杆菌、酵母及人的密码子偏爱性进行比较。结果显示SARS冠状病毒的CHIPS分析Nc(effective number of codons)值为53．338,S、E、M、N蛋白、3CL水解酶、RNA聚合酶的Nc值分别为45．733,61．000,59．040,46．618,46．924,51．902。编码SARS冠状病毒A,P,R,S,T,L等氨基酸的不同密码子使用频率有较大差异。大肠杆菌有25个、酵母有12个、人有20个密码子与SARS冠状病毒密码子使用偏爱性差异较大．因此可以得出结论：编码SARS冠状病毒氨基酸的密码子出现的频率较均一。SARS冠状病毒的密码子偏爱性与真核生物较接近,与原核生物相差较远,其基因表达选择在酵母等真核系统可能更为合适。     

冠状病毒的基因重组

冠状病毒的基因组约有高达25％的重组频率。已经证明在病毒基因组之间以及缺损性干扰（DI）RNA与病毒RNA之间可以发生重组,这为病毒RNA及DI RNA提供了一种进化的工具,并可用来解释冠状病毒基因组的多样性,冠状病毒能进行重组的特性可能与其mRNA的转录机制有关,其RNA的合成是不连续的,产生了病毒聚合酶的非持续性,重组还被用作病毒基因组RNA突变的一种工具。     

SARS冠状病毒在中国SARS流行中的分子进化

SARS最早出现在中国广东,紧接着SARS冠状病毒(SARS-Cov)被确定为致病原。找出SARS病毒基因组的变异与生物学之间的关系仍具有挑战性。最近,通过分子流行病学研究鉴别了传播中SARS-Cov的特征性变异序列。事实证明SARS-Cov是非人源的。     

幽门螺杆菌基因组研究

幽门螺杆菌Helicobacter pylori(Hp)是引起人慢性活动性胃炎和消化性溃疡的病原菌,同时与胃癌的发生密切相关.近年来Hp感染过程和其致病性的分子机理研究受到广泛的关注.根据其全基因组测序及基因功能解析结果阐述了Hp基因组中重要的结构特征,基因的表达调控方式,以及毒力相关基因在Hp感染中的作用等.