一项由加州大学旧金山分校(UCSF)定量生物科学研究所、西奈山伊坎医学院、巴斯德研究所和弗雷德·哈钦森癌症中心联合开展的研究,揭示了蝙蝠病毒如何通过一个微小的遗传变化获得感染人类的能力。该研究聚焦于SARS-CoV-2与其近亲蝙蝠冠状病毒RaTG13,发现两者在OrfB9蛋白上仅有一个氨基酸的差异,却导致了截然不同的免疫相互作用模式。这一发现为理解病毒跨物种传播的分子机制提供了全新视角,并可能成为预测未来大流行风险的早期预警工具。
单氨基酸差异:决定病毒命运的分子开关
研究团队利用首个实验室培养的大马蹄蝠肺细胞系,系统比较了SARS-CoV-2和RaTG13在蝙蝠和人类肺细胞中的免疫相互作用。他们发现,OrfB9蛋白是关键的差异点。SARS-CoV-2的OrfB9蛋白在人类肺细胞中能够关闭重要的免疫警报系统,从而让病毒更易复制;而RaTG13的OrfB9蛋白在蝙蝠肺细胞中则激活免疫蛋白,帮助控制病毒增殖。这两种蛋白虽然由约100个氨基酸组成,但仅有一个氨基酸的差异就导致了完全相反的功能。研究第一作者、UCSF的Jyoti Batra博士指出:“这种微小的变化足以决定病毒是留在蝙蝠体内还是跨越物种感染人类。”
分子层面的早期预警系统
该研究不仅揭示了病毒免疫逃逸的机制,还提供了预测病毒大流行潜力的新方法。研究资深作者、UCSF定量生物科学研究所主任Nevan J. Krogan博士强调:“病毒是否留在蝙蝠体内或溢出到人类并引发灾难性疾病,可能取决于极其微小的遗传变化。通过跨两种病毒和两种物种的蛋白质相互作用图谱,我们可以读取预测溢出风险的分子特征。这正是世界需要的早期预警系统。”研究人员认为,通过识别改变病毒与免疫系统相互作用的分子变化,他们能够帮助科学家在动物病毒引发下一次疫情之前,识别出最具溢出潜力的病毒。这一方法有望成为全球公共卫生监测的重要工具。
该研究的创新之处在于同时比较了两种病毒在两种宿主细胞中的蛋白质相互作用网络。这种方法不仅揭示了OrfB9蛋白的关键作用,还发现了其他可能参与免疫逃逸的分子通路。研究团队表示,未来将进一步探索这些通路,并开发针对性的干预措施。