SARS與2019-nCoV-2相似點與差異

由新型冠狀病毒（2019-nCoV-2）引起的肺炎（COVID-19）疫情已在全球范圍內(nèi)造成了巨大的影響。此次疫情讓人聯(lián)想到2003年由SARS病毒引起的疫情，通過2019-nCoV-2與SARS病毒相似點與差異的分析，對于疫情的防控與治療能夠起到積極的作用。本文主要對2019-nCoV-2與SARS的相似點與差異做一介紹。

SARS與2019-nCoV-2相似點

SARS與2019-nCoV-2同屬于人感染性冠狀病毒，呈圓形，為單股正鏈RNA病毒。結(jié)構(gòu)上具有相似性，都分為兩大組成部分：復(fù)制酶編碼區(qū)和結(jié)構(gòu)蛋白編碼區(qū)。復(fù)制酶編碼區(qū)主要表達編碼兩個大基因，ORF1a和ORF1b，它們編碼16個非結(jié)構(gòu)蛋白（nsp1-nsp16），在整個冠狀病毒中高度保守；結(jié)構(gòu)蛋白編碼區(qū)主要編碼冠狀病毒四個結(jié)構(gòu)蛋白：刺突糖蛋白（Spike Protein，S），是受體結(jié)合位點；包膜糖蛋白（Envelope Protein，E），幫助病毒進入宿主細胞；膜糖蛋白（Membrane glycoprotein，M），負責(zé)營養(yǎng)物質(zhì)的跨膜運輸、新生病毒的出芽釋放；核衣殼蛋白（Nucleocapsid protein，N），保護RNA的穩(wěn)定性（見下圖）。

冠狀病毒基因

盡管2019-nCoV的S蛋白相較于SARS-CoV有4個氨基酸的變異，但這兩種病毒在結(jié)構(gòu)上以及進入人體分子反應(yīng)通路的機制上都非常類似，通過S蛋白的S1亞基與ACE2結(jié)合，促使病毒進入宿主細胞，隨后暴露病毒RNA，翻譯出病毒RNA復(fù)制酶，形成RNA復(fù)制酶-轉(zhuǎn)錄酶復(fù)合物。這種復(fù)合物通過復(fù)制和轉(zhuǎn)錄來形成RNA負鏈，在轉(zhuǎn)錄過程中，通過不連續(xù)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生7-9個RNA的子集，包括編碼所有結(jié)構(gòu)蛋白的RNA，翻譯成病毒的結(jié)構(gòu)蛋白。細胞質(zhì)中的RNA和結(jié)構(gòu)蛋白組裝成新的病毒顆粒，經(jīng)胞吐作用從被感染的細胞中釋放出來，以感染新的細胞。

SARS病毒生命周期

SARS與2019-nCoV都需要對患者隔離，全民防護；無特效治療方法，均為對癥治療。從它們引發(fā)的癥狀來看，這兩種病毒均會引起發(fā)熱和呼吸道癥狀。

SARS與2019-nCoV-2之間的差異

遺傳學(xué)差異（基因組/氨基酸水平）

從全基因組水平來看，2019-nCoV與SARS-CoV具有79.5%的序列相似性，而與蝙蝠中的一些類SARS冠狀病毒的相似性較高，超過90%。現(xiàn)有研究結(jié)果表明2019-nCoV原始宿主可能是蝙蝠，但病毒從蝙蝠傳到人，這之間存在更多中間宿主，如SARS病毒的中間宿主是果子貍，MERS病毒的中間宿主是駱駝。

在氨基酸水平上，2019-nCoV與SARS-CoV非常相似，但也存在一些顯著差異。例如輔助蛋白的差異，8a蛋白存在于SARS冠狀病毒中，而在2019-nCoV中不存在；8b蛋白在SARS-CoV中是84個氨基酸，但在2019-nCoV中較長，為121個氨基酸；3b蛋白在SARS-CoV中為154個氨基酸，但在2019-nCoV中較短，只有22個氨基酸。造成該項差異的可能解釋為：冠狀病毒之間的結(jié)構(gòu)蛋白都是高度保守的，而輔助蛋白通常是每個特定冠狀病毒所特有的。

SARS和2019-nCoV基因上的差異

結(jié)合受體方面的差異

美國德克薩斯大學(xué)及國家過敏和傳染研究所聯(lián)合研究，利用冷凍電鏡技術(shù)解析了2019-nCoV S蛋白的結(jié)構(gòu)，并進一步利用表面等離子共振技術(shù)（SPR）分析了S蛋白與宿主細胞受體ACE2之間的親和力，發(fā)現(xiàn)S蛋白與ACE2的親和力是SARS-CoV 10-20倍（ACE2/2019-nCoV：KD為14.7 nM，ACE2/SARS-CoV：KD為325.8nM）。與SARS-CoV相比，2019-nCoV蛋白結(jié)構(gòu)之間最大的差異是其各自“向下”構(gòu)象中RBD位置之間的構(gòu)象差異：處于“向下”構(gòu)象的2019-nCoV中的RBD角度更靠近三聚體的中心部位；而SARS-CoV的RBD則與相鄰原聚體的N末端域（NTD）緊貼著，這也說明了2019-nCoV的傳染性更強。

SARS及2019-nCoV與ACE2的親和力測定

SARS、2019-nCoV對比

	SARS	2019-nCoV
種屬	Β-B冠狀病毒	Β冠狀病毒屬
傳染源及傳播途徑	中華菊頭蝠及果子貍，空氣飛沫傳播	野生動物，可能為某種菊頭蝠，存在人傳人、醫(yī)護人員感染。
受體	ACE2	ACE2
癥狀	發(fā)燒、畏寒，3-7天后出現(xiàn)咳嗽甚至呼吸困難，可能伴有低氧血癥	發(fā)熱發(fā)力、咳嗽、呼吸困難

參考文獻

1. Aiping Wu, Yousong Peng, Baoying Huang, et al. Genome Composition and Divergence of the Novel Coronavirus (2019-nCoV) Originating in China[J]. Cell Host & Microbe, 2020.
2. Wrapp D, Nianshuang W, Corbett K S. et al. Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation[J]. Nature, 2020.