华人学者首次发现MERS病毒从蝙蝠到人类传播机制

【字体: 时间:2014年08月14日 来源:生物通

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  最近,研究人员确定了致命的MERS病毒用以从蝙蝠到人类的传播机制。蝙蝠是MERS的一种原始宿主,这一研究成果对于了解该病毒的动物起源,以及预防和控制MERS及相关病毒在人类的传播,是至关重要的。相关研究结果发表在最近的《PNAS》杂志。

  

生物通报道:最近,研究人员确定了致命的MERS病毒用以从蝙蝠到人类的传播机制。蝙蝠是MERS的一种原始宿主,这一研究成果对于了解该病毒的动物起源,以及预防和控制MERS及相关病毒在人类的传播,是至关重要的。

相关研究结果发表在最近的《PNAS》杂志。本研究的通讯作者分别是明尼苏达大学医学院药理学副教授李放(Fang Li)博士和复旦大学“****”特聘专家、纽约血液中心的姜世勃(Shibo Jiang)教授。李放教授实验室的研究生Yang Yang和Chang Liu参与了这项研究。纽约血液中心Lanying Du博士和北卡罗来纳大学的Ralph Baric也参与了这项研究工作。

MERS(中东呼吸综合征),在2012年被首次诊断,从那以后在全球已经引起800多人感染。大约40%的这类感染者都死于这种疾病。研究已经将MERS与流行性SARS病毒这样的冠状病毒家族联系在一起。这两种病毒被认为都起源于蝙蝠。

研究人员已经知道,MERS病毒通过将自己附着到一个称为二肽基肽酶4(DPP4)的受体分子,然后进入人类细胞,从而感染人类细胞。然而,我们不知道MERS是如何从蝙蝠传播到人类的。

李博士说:“我们想更好地了解是什么促使MERS从蝙蝠跳跃到人类,并且我们需要找到一种病毒,它在蝙蝠中是孤立的,但是有可能转移至人体模型。HKU4病毒与MERS亲缘关系较近,到目前为止,它已经感染了蝙蝠,但没有感染人类。它为我们了解MERS及近缘病毒从蝙蝠到人的传播过程,提供了一个很好的模型。”

在调查研究MERS和HKU4之后,研究人员观察到两个主要的指标,表明MERS已经以HKU4所不能的方式,适应了人类细胞。

第一个发现是,HKU4病毒识别与MERS相同的受体DPP4。然而,MERS病毒能够更有效地利用人源DPP4分子,而HKU4病毒则能更有效地利用蝙蝠来源的DPP4分子。一旦附着到人类细胞表面的DPP4受体上之后,HKU4也会努力进入人类细胞。尽管这两种病毒都能进入蝙蝠细胞,MERS却不存在这样的问题。

李博士说:“总的来说,我们的研究结果表明,MERS病毒为了有效的感染,已经成功地适应了人类细胞,HKU4病毒可以潜在地感染人类细胞。MERS及MERS近缘的蝙蝠病毒,是人类健康的一个持续长期的威胁。到目前为止,关于这些人类病毒进化祖先的蝙蝠病毒,我们还知之甚少。我们需要仔细地研究蝙蝠病毒,了解它们如何感染细胞,如何在物种之间跳跃,然后开发出阻止它们向人类传播的策略。”

注:
李放,男,1996年毕业于北京大学,2002年在耶鲁大学获分子生物物理学和生物化学博士学位,2003年至2006年在波士顿儿童医院从事博士后研究工作,2007年至2014年,明尼苏达大学终身助理教授,2014年至今,明尼苏达大学终身副教授。曾经在Cell、Molecular Cell、Science、JBC、PNAS、Journal of Virology等国际著名期刊发表论文多篇。

姜世勃教授,男,国家“****”学者、博士生导师、复旦大学病原微生物研究所所长、国际抗艾滋病药物和杀微生物剂研究的知名专家,国际抗病毒研究学会、国际艾滋病学会、美国微生物学会、美洲华人生物科学学会会员,国际顶尖医学杂志The Lancet编辑顾问, Retrovirology、PloS ONE、Microbes and Infection、Emerging Microbes and Infection、The Open AIDS Journal杂志编辑委员会成员, Current Pharmaceutical Design杂志执行客座编辑,美国健康研究院(NIH)、香港研究资助局(RGC)、中国自然科学基金会(NSFC)、加拿大健康研究院(CIHR)、新加坡科学技术研究局(A*STAR)评审委员。

(生物通:王英)

延伸阅读:PLOS:破解SARS病毒的生物保护伞

生物通推荐原文摘要:
Receptor usage and cell entry of bat coronavirus HKU4 provide insight into bat-to-human transmission of MERS coronavirus
Abstract: Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV) currently spreads in humans and causes ∼36% fatality in infected patients. Believed to have originated from bats, MERS-CoV is genetically related to bat coronaviruses HKU4 and HKU5. To understand how bat coronaviruses transmit to humans, we investigated the receptor usage and cell entry activity of the virus-surface spike proteins of HKU4 and HKU5. We found that dipeptidyl peptidase 4 (DPP4), the receptor for MERS-CoV, is also the receptor for HKU4, but not HKU5. Despite sharing a common receptor, MERS-CoV and HKU4 spikes demonstrated functional differences. First, whereas MERS-CoV prefers human DPP4 over bat DPP4 as its receptor, HKU4 shows the opposite trend. Second, in the absence of exogenous proteases, both MERS-CoV and HKU4 spikes mediate pseudovirus entry into bat cells, whereas only MERS-CoV spike, but not HKU4 spike, mediates pseudovirus entry into human cells. Thus, MERS-CoV, but not HKU4, has adapted to use human DPP4 and human cellular proteases for efficient human cell entry, contributing to the enhanced pathogenesis of MERS-CoV in humans. These results establish DPP4 as a functional receptor for HKU4 and host cellular proteases as a host range determinant for HKU4. They also suggest that DPP4-recognizing bat coronaviruses threaten human health because of their spikes’ capability to adapt to human cells for cross-species transmissions.

 

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