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錢文峰研究組通過突變特征分析發現新冠病毒的起源與自然過程相符

  目前,與新冠病毒基因組序列最相似是從菊頭蝠分離得到的RaTG13,其與新冠病毒的進化分歧大約發生在50年前。此後,直到疫情暴發前,新冠病毒已經積累了500多個突變。 

 

  腾讯彩票钱文峰研究组提出一种新的溯源策略——通过鉴定新冠病毒这500多個突變的頻譜特征推測新冠病毒的曆史宿主。作者首先確認了這一策略運用所需要滿足的三個前提假設:第一,細胞環境在不同宿主之間存在差異,會在其攜帶的病毒基因組上産生宿主特異性的突變;第二,病毒基因組的新生突變主要是由宿主細胞內環境造成的;第三,病毒在進化中積累的突變特征主要是由新生突變決定的。 

 

  作者們在建立了該策略的理論基礎後,構建了非典病毒、中東呼吸綜合征病毒、新冠病毒以及與其相關的16種冠狀病毒的進化樹。這些病毒是前人從人、蝙蝠、駱駝、果子狸、穿山甲和刺猬等不同物種中分離得到並測序的。作者們鑒定了病毒進化曆史上不同時期積累的突變,發現來源于不同宿主的病毒帶有不同的突變特征。宿主物種的差異越小,病毒的突變特征越相似。這一結果進一步確認了根據突變特征推測曆史宿主這一計算生物學策略的可行性。 

 

  爲了推測新冠病毒的進化曆史,作者們對新冠病毒在這段時間産生的突變特征開展了主成分分析,發現新冠病毒在疫情暴發前積累的突變特征與野生蝙蝠(尤其是菊頭蝠)細胞環境高度相符,這爲新冠病毒的自然起源提供了公開透明和實證性的數據支持。 

 

  上述研究結果于2021830日在線發表于The Innovation雜志(DOI:10.1016/j.xinn.2021.100159)。博士研究生單科家與魏昌碩爲該論文共同第一作者,郇慶副研究員與錢文峰研究員爲共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金委的資助。 

 

圖:通過新冠病毒的突變頻譜特征推測新冠病毒的曆史宿主。 

A)非典病毒、中東呼吸綜合征病毒、新冠病毒以及與其相關的16種冠狀病毒的進化樹,紅色的B0枝是我們推測宿主的對象;(B)不同宿主中病毒進化的典型突變頻譜特征;(C)主成分分析顯示病毒突變頻譜特征的聚類。 

  

 
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