SARA病毒论文原文+翻译

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SARS－CoV 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。