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科學(xué)家正試圖了解為什么德爾塔毒株傳播得如此之快

2021-08-23 13:59:58 來源：中國科學(xué)報(bào)

諸多流行病學(xué)研究表明，與2020年底在英國發(fā)現(xiàn)的阿爾法變異株相比，德爾塔毒株的傳染性至少高出40%?？茖W(xué)家正試圖了解為什么德爾塔毒株傳播得如此之快。大量研究強(qiáng)調(diào)了德爾塔毒株體內(nèi)氨基酸的變化，這種變化可能有助于它迅速傳播。

美國得克薩斯大學(xué)加爾維斯頓分校病毒學(xué)家Pei-Yong Shi團(tuán)隊(duì)和其他小組已經(jīng)鎖定了一種造成新冠病毒刺突蛋白變化的關(guān)鍵氨基酸突變。這種被稱為P681R的突變將脯氨酸殘基轉(zhuǎn)化為精氨酸，它位于刺突蛋白中一個(gè)被廣泛研究的區(qū)域——弗林蛋白酶切割位點(diǎn)。

為了穿透細(xì)胞，新冠病毒刺突蛋白必須被宿主蛋白切割兩次。在SARS病毒中，這兩個(gè)切口都是在病毒鎖定細(xì)胞后發(fā)生的。但對于新冠病毒，弗林蛋白酶切割位點(diǎn)的存在，意味著宿主酶可以在新形成的病毒顆粒出現(xiàn)時(shí)進(jìn)行第一次切割。

“這些預(yù)先激活的病毒粒子可以比需要兩次切割的粒子更有效地感染細(xì)胞。”康奈爾大學(xué)病毒學(xué)家Gary Whittaker說。

德爾塔毒株并不是第一個(gè)獲得改變弗林蛋白酶切割位點(diǎn)突變的新冠病毒變種，阿爾法毒株在相同的位置有不同的氨基酸變化，但現(xiàn)有證據(jù)表明，這種突變對德爾塔的影響更加深遠(yuǎn)。

Shi團(tuán)隊(duì)在近日發(fā)表的預(yù)印本研究中發(fā)現(xiàn)，相較于阿爾法毒株，刺突蛋白在德爾塔毒株中更有效地減少。結(jié)合5月英國倫敦帝國理工學(xué)院病毒學(xué)家Wendy Barclay團(tuán)隊(duì)報(bào)告的早期新冠病毒與德爾塔毒株的比較結(jié)果，兩個(gè)團(tuán)隊(duì)的后續(xù)實(shí)驗(yàn)均表明，P681R的變化在很大程度上是更有效地修剪刺突蛋白的原因。

研究人員也開始將P681R和德爾塔的兇猛傳染性聯(lián)系起來。Shi團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)的人呼吸道上皮細(xì)胞中感染相同數(shù)量的德爾塔和阿爾法病毒顆粒，德爾塔迅速擊敗阿爾法變種。但當(dāng)研究人員消除P681R的變化后，德爾塔毒株的優(yōu)勢就消失了。

這種突變還可能加速新冠病毒在細(xì)胞間的傳播。日本東京大學(xué)病毒學(xué)家Kei Sato此前發(fā)表的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，攜帶P681R變化的刺突蛋白與未感染細(xì)胞的細(xì)胞膜融合時(shí)，其融合速度幾乎是不攜帶變化的刺突蛋白的3倍。

盡管越來越多的證據(jù)表明P681R突變是德爾塔毒株的一個(gè)關(guān)鍵特征，但研究人員強(qiáng)調(diào)，它不太可能是導(dǎo)致該變體快速傳播的唯一突變。德爾塔毒株攜帶了許多能導(dǎo)致刺突蛋白以及其他蛋白變化的突變。

卡帕毒株和德爾塔毒株一樣攜帶許多相同的突變，包括P681R，但它沒有德爾塔破壞性那么大。在8月17日發(fā)布的一份預(yù)印本中，哈佛醫(yī)學(xué)院結(jié)構(gòu)生物學(xué)家陳冰團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，與德爾塔蛋白相比，卡帕毒株的刺突蛋白裂解頻率較低，與細(xì)胞膜融合的效率也較低。研究人員表示，這一發(fā)現(xiàn)對P681R的作用提出了質(zhì)疑。

烏干達(dá)的研究人員在一種新冠病毒變體中發(fā)現(xiàn)了P681R變化，但它從未像德爾塔那樣迅速傳播，盡管它在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中顯示了許多相同的特性。

Whittaker團(tuán)隊(duì)將P681R突變插入了較早的新冠病毒毒株的刺突蛋白中，他們在6月發(fā)表的研究中稱，并沒有發(fā)現(xiàn)其傳染性增加。Whittaker認(rèn)為，可能需要不止一次的突變才能產(chǎn)生影響。

標(biāo)簽：德爾塔毒株穿透細(xì)胞感染細(xì)胞刺突蛋白