SARA病毒论文原文+翻译.doc

Science 300, 1377 (2003)SARS冠状病毒：一个后基因组的时代Kathryn V. Holmes and Luis Enjuanes正文2个SARS冠状病毒的分离株的30000个核苷酸RNA基因组的完整序列，这个问题报告与1399-1394页（1，2），一个了不起的成就，自从2个月前这个病毒被确定。附加在GENBANK的序列， 通过五个患者完成9个病毒株的基因组序列，并考虑到不同SARSCoV之间的比较。基因序列分析揭示了SARS病毒的基因结构和系统发育。SARS病毒基因组有其他冠状病毒所有的功能特点，但和其他已知冠状病毒有着明显的不同，代表了一种新的冠状病毒的产生。从加拿大多伦多和越南分别分离出的两株SARS病毒基因组全序列仅有八个核苷酸的差别，因此，在人类中的SARS病毒的基因组序列是稳定的。SARS病毒的基因组包含有五个主要的开放阅读框（ORFs），编码复制酶蛋白、刺突蛋白（S蛋白）、包膜蛋白（E蛋白）、膜糖蛋白（M蛋白）和核壳蛋白（N蛋白），这些蛋白的顺序和大小大都和其他冠状病毒相同。 （改图显示病毒粒子的结构）。冠状病毒基因组主要的ORFs之间还穿插着一些可变的非保守ORFs。Marra等人确定了有九个潜在的ORFs，但在其它的冠状病毒中并未发现，这些是SARS病毒特有的能编码蛋白质的ORFs（1）。Rota等人也发现了五个编码蛋白小于50个氨基酸的ORFs（2）.。哪些ORFs在受感染的细胞中翻译表达还不确定。这些蛋白对于病毒的复制可能是非必需的，或者它们在病毒的复制和疾病的发病机制中起着一些新的功能，或者可以调节感染宿主的免疫压力。Marra和Rota所在的研究小组给了这些ORFs不同的命名（1，2），而命名的统一有待于这些ORFs在感染的细胞中能够成功表达冠状病毒感染的细胞包含有一个3共终端嵌套结构mRNA，每个mRNA的5 端都有一个由基因组5端先导序列（约70个核苷酸）衍生出来的5末端。负义RNA病毒的是通过不连续的转录合成亚基因组RNA的，这一过程的开始受核心附近的每个ORF的起始端基因组和3末端的核心转录调控序列（TRS）所调控（4）。Marra等人表明SARS冠状病毒的核心SARS序列为5-CUAAAC-3， 和第二组中的鼠和牛冠状病毒相似的TRSs，在第一组SARS冠状病毒和人类和猪的冠状病毒，其3端两侧的这些核心序列由GAA结束。而Rota等人认为SARS冠状病毒的核心TRS是5-AAACGAAC-3，基于最小的mRNAde 5序列。已的不同的冠状病毒之间的TRS略有变化，对于每一个可能的ORF来说，SARS病毒的候选TRS都是不一样。在SARS冠状病毒的每一个编码S蛋白基因、编码M蛋白基因以及ORF10之前都有一致的序列-CUAAAC，同样发现在编码N蛋白、ORF3和ORF9三个位点之前有共同的序列-AAACGAAC，表明上述6个基因可能是由被感染的细胞中的亚基因组mRNA表达。E蛋白的基因、ORF7、ORF9和ORF11的上游序列和以上共同的TRS有显著的不同。可能SARS病毒的E蛋白和一些其它冠状病毒的E蛋白一样，是由自身内部较大的mRNA翻译得到的。Rota等人在SARS冠状病毒感染的细胞中用Northern杂交检测到5个丰富的病毒亚基因组mRNA，但一些低丰度的mRNA可能没有被检测出（2）。试验数据需要用来确认核心TRS、病毒mRNA的特征和检测感染细胞的编码蛋白。虽然预测SARS病毒的3CL蛋白酶（病毒复制酶蛋白的一部分）、S蛋白、E蛋白、M蛋白和N蛋白的氨基酸序列和已知的冠状病毒蛋白在结构功能上相似，但是它们氨基酸序列的同源性不到40%-50%。总体而言，SARS冠状病毒基因组和所有已知的冠状病毒基因组是等距的，聚合酶的序列关系最相近的是第二组的牛和鼠的冠状病毒,也有一些特征和第三组的鸟类冠状病毒相似。此外，在SARS冠状病毒基因组的3端包含有一个32个核苷酸的基序，这在冠状病毒的第三组也有发现。和第二组的冠状病毒不同，SARS冠状病毒不编码血凝素酶基，因。同样，在第二组冠状病毒的复制酶编码2个木瓜蛋白酶。SARS冠状病毒和第三组冠状病毒类似，明显只编码一个木瓜蛋白酶。在比较SARS冠状病毒和其它冠状病毒的基础上，Marra和Rota所在的研究小组认为应该把SARS冠状病毒归为一个新的冠状病毒分支。 事实上，基因组清楚地表明，SARS冠状病毒既不是已知冠状病毒宿主范围内突变，也不是已知冠状病毒之间的简单重组。SARS冠状病毒也不是由已知的冠状病毒通过基因工程产生的，因为目前也不可能修改不废除病毒传染性的50%的冠状病毒的基因。SARS冠状病毒可能独自来源于一个已知的冠状病毒，但它能够感染人并在造成SARS流行之前，有长时间的在未确定的动物宿主如鸟类和爬行类动物体内传播。SARS病毒的来源宿主的确定依赖于对SARS流行的始发地不同动物物种的血清学调查。冠状病毒必须从宿主中分离出来，而且它的基因序列变化要和人的SARS适应相关。人类SARS冠状病毒的少数独立的分离株的有效的基因序列分析显示，该病毒的基因组是很稳定的。从不同临床病例得到的分离株其病毒的核苷酸的变化较小，这种差别对于研究流行病学的标志证明是有用的，但是在SARS冠状病毒的功能和抗原决定簇蛋白被确定以前，这些基因组序列的差别对于病毒发病机制的意义还不能确定。 SARS冠状病毒的基因组序列使得我们能够通过逆转绿-聚合酶链反应，识别亚基因组mRNA，从而可以克隆病毒的cDNAs，表达病毒的重组蛋白，研究这些蛋白在病毒复制和发病机制中的作用。病毒cDNAs和重组蛋白的抗体对于发展检测临床样本中的SARS冠状病毒的RNA和抗原的敏感性和特异性提供帮助。病毒的基因组序列和重组蛋白也促进对SARS冠状病毒的药物和疫苗的开发。比如，编码SARS冠状病毒3CL蛋白的三维模型，已经可以用来指导蛋白酶抑制剂的设计，来阻止冠状病毒的复制（5）。用中和性的单克隆抗体被动免疫对于SARS的预防和治疗可能有帮助。减毒活疫苗也可能通过在细胞培养传代中减弱其致病力最终得到。SARS冠状病毒的抗原特征所诱导的保护性免疫力有助于疫苗的研开发。幸运的是，现在可以通过靶向RNA重组技术和感染性cDNA克隆来操纵冠状病毒的基因组，从而确定病毒的毒性决定的决定因素(6-10)。冠状基因工程能够表达蛋白，但这些蛋白不能在细胞间传递，有可能作为疫苗诱导黏膜免疫（11-13）。目前，SARS的研究方向已经能够从识别病毒和基因组测序，到分析病毒蛋白和在病毒的复制和发病机制中的作用，以开发针对SARS的新的药物和疫苗。参考文献：1. M.A. Marra et al., Science 300, 1399 (2003); publishedonline 1 May 2003 (10.1126/science.1085953).2. P. A. Rota et al., Science 300, 1394 (2003); publishedonline 1 May 2003 (10.1126/science.1085952).3. Y. J. Ruanet al., Lancet 361, published online 17 May 2003.4. M. M. C. Lai, K.V. Holmes, in Fields Virology, D. Knipe etal., Eds. (Lippincott-Williams and Wilkins, Philadelphia,2001), vol. 1, pp. 11631185.5. K. Anand et al., Science, 13 May 2003 (10.1126/science.1085658).6. P. S. Masters, Adv. Virus. Res. 53, 245 (1999).7. V. Thiel et al., J. Gen. Virol. 82, 1273 (2001).8. R. Casais et al., J. Virol. 75, 12359 (2001).9. F. Almazan et al., Proc. Natl.Acad. Sci. U.S.A. 97, 5516(2000).10. B. Yount et al., J. Virol. 76, 11065 (200