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【Happy大科普】武汉新型冠状病毒2019-nCoV论文解析

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(此期为特别辑,故不加期号)
Base Article:Evolution of the novel coronavirus from the ongoing Wuhan outbreak and modeling of its spike protein for risk of human transmission
URL:(be put in the second floor)
这是一篇关于新型冠状病毒的论文,由于时间关系,时至今日才得以进行解析。
Para.1:(新型冠状病毒的发现)
Para.2:Genome sequences of the Wuhan CoV was released. It resembles the emergence of the SARS in 2002. Both happened in winter with initial cases linked to exposure to live animals sold at animal markets, and both were caused by unknown coronaviruses.(摘要)
这次事件类似于03年的非典事件,两者均发生在冬季并且都与活体动物有关。而且2019-nCoV的基因组分析图谱已经进行了发布。部分如图:

2019-nCoV和SARS-CoV等病毒同属于β-冠状病毒属,与HKU9-1(蝙蝠)和SARS(蝙蝠)相邻。
Para.3:To address these important issues related to this causative agent responsible for the outbreak in Wuhan, we initially compared the genome sequences of the Wuhan CoV to those known to infect humans, namely the SARS-CoV and Middle East Respiratory Syndrome (MERS)-CoV(摘要)
将2019-nCoV病毒基因组同SARS-CoV和MARS-CoV基因组进行对比,得到了

(图片食用方式:每一组前两行是SARS-nCoV,中间五行是2019-nCoV,最后一行是MARS-CoV。与2019-nCoV重复的基因已被附上相同底纹,为了帮助让差异更明显,我将第一组中所有与2019-nCoV不同的基因都画上了横线。)
由此图可清晰地见到,SARS-CoV要比MARS-CoV更类似于2019-nCoV,正如图A所示,MARS-CoV和2019-nCoV属于冠状病毒进化树的两个不同分支。

不同位置基因,2019-nCoV与其他二者的相似度图表↑↑↑(图片食用方法:横轴是基因片段位置,纵轴是相似度百分比,越大越相似)
也可以看出2019-nCoV的S蛋白质的基因编码相对于其他二者(233懒得打字母了)变化显著。(在上一幅图中的442、472、479、487和491(基于SARS-CoV的S蛋白序列编号)也能看出来这种变化。如你所见,这些数字位置的基因大都变化了。或者说,同SARS-CoV相比5个编码氨基酸变了4个。)
在这里附上一幅冠状病毒结构示意图:

(下方那个黑线所指的蛋白质是M蛋白)
可以看出,S是病毒与细胞膜结合的关键蛋白质。也可以看出冠状病毒是RNA病毒。(详见Happy大科普-第八期)
S蛋白的变化意味着什么呢?
Para.4:Betacoronavirus is enveloped, single-stranded RNA virus resulting in occasional outbreaks and more often infections without apparent symptoms.bats being the native host of the Wuhan CoV would be the logical and convenient reasoning, though it remains likely there was intermediate host(s) in the transmission cascade from bats to humans.
β冠状病毒属是有包膜的RNA病毒,经常导致偶发性疾病爆发,并且经常感染而没有明显症状。回到第一张图,可以看出2019-nCoV的基因邻居的宿主皆为蝙蝠,因此有理由推断蝙蝠是其原生宿主。
Para.5:Evolutionary analysis of the coronaviruses and modeling of the Wuhan CoV S-protein interacting with human ACE2.
经过缜密的推理,新型冠状病毒应该和SARS病毒的致病机理是类似的——S蛋白通过与人体呼吸道细胞的膜受体ACE2结合来入侵细胞。于是进行了蛋白质分子结合计算如图。

(图片食用方法:几乎不可食用。虚线代表将S蛋白和ACE2结合的氢键,剩下的下文会提到)
Para.6:Overall, there is considerable genetics distance between the Wuhan CoV and the human-infecting SARS-CoV, and even greater distance from MERS-CoV. This observation raised an important question whether the Wuhan CoV adopted the same mechanisms that SARS-CoV or MERS-CoV used for transmission cross species/humans, or involved a new, different mechanism for transmission.
总体而言,新型冠状病毒与SARS-CoV之间存在相当大的遗传差异,而与MERS-CoV的差异更大。这一发现提出了一个重要的问题,即新型冠状病毒是否采用了与其他二者相同的传播机制,还是涉及了新的不同的传播机制。
Para.7:The S-protein of coronavirus is divided into two functional units, S1 and S2.the Wuhan CoV S-protein had several patches of sequences in the RBD domain having a high homology to that of SARS-CoV_Tor2 and HP03-GZ01
S蛋白由S1和S2两部分组成。S1还包括两个结构域(蛋白质中具有独立功能的区域)——N端结构域和C端RBD结构域(N和C均为蛋白质定向端,类似DNA的5‘和3’端)。其RBD结构域中的5个氨基酸仅有Tyr491(控制一个与ACE2的连接氢键,如C图中右部分)与SARS-CoV相同,其余四个都发生了变化,但换出来的氨基酸的极性和疏水性(决定传播性能和氢键生成的两个关键兴致)均与原氨基酸相似。
Para.8:(2019-nCoV的S蛋白建模完成)
Para.9:The binding free energy between the Wuhan CoV S-protein and human ACE2 was –50.6kcalmol–1, whereas that between SARS-CoV S-protein and ACE2 was –78.6kcalmol–1.The Wuhan CoV S-protein and SARS-CoV S-protein shared an almost identical 3-D structure in the RBD domain, thus maintaining similar van der Waals and electrostatic properties in the interaction interface.
由于新型冠状病毒S蛋白中的Asn426取代Arg426(控制一个与ACE2连接的氢键,如C图中左部分)导致氢键相互作用的丧失,与SARS-CoV的S蛋白相比,新型冠状病毒S蛋白的结合自由能增加了28kcal/mol(SARS-CoV的S蛋白与ACE2的结合自由能为-78.6kcal/mol)尽管武汉新型冠状病毒的新结构与ACE2蛋白互作能力由于丢失的少数氢键有所下降(相比SARS病毒S-蛋白与ACE2的作用有下降),但仍然达到很强的结合自由能(-50.6 kcal/mol)。(结合自由能越低意味着结合越稳定越容易)新型冠状病毒S蛋白和SARS-CoV的S蛋白在RBD结构域中的3D结构相同,因此与ACE2的作用有相似的作用力和静电性质。
Para.10:(总结,全文结)
——————END——————
邀请拾遗:@KevinDuki


IP属地:北京1楼2020-01-25 14:27回复
    awsl


    来自Android客户端6楼2020-01-25 17:19
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      看不懂,不过看文字能明白个大概。


      7楼2020-01-26 01:58
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        楼主,有老人传这个“1. 患者家人全部进出门用盐水淑口,要凉水,不要用热水,凉水可以让口咽部黏膜下血管收缩,减少病毒进入血液的机会。盐水可以固定病毒表面的S-蛋白,使其不易附着到黏膜上。冠状病毒只有先与黏膜上的特定蛋白结合,才能进入到我们人体细胞,再大量复制。要经常漱口 ,用含酒精的漱口液更好”你觉得有没有问题?我是觉得盐水没啥用。


        IP属地:浙江9楼2020-01-26 11:42
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          恕我直言,文章好像是在及时的分析病毒的特性而已?就像地震了,马上开始计算地震的特性。灾难,重在及时控制和治疗,当然,必须先知道灾难的是啥。所以我特别希望这方面的专业人才及时找到治疗方案。我不懂医学,绝不敢乱说。感激医务工作者的舍命救援精神。是无硝烟的战争。


          IP属地:山东来自Android客户端10楼2020-01-26 12:05
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            我是这样考虑的,一,疫情,来也匆匆,去也匆匆。没时间对所提出方案(正规及时发表)进行实验求证,二,病例分组挨个方案实施。有效的,及时通报。三,疫情病毒不可能完全相同,所研究其性质极其治疗方案不可能照搬用到下一次疫情中去,所以,对于疫情来说,所提出方案若不在本次疫情中试用,意义不大了。


            IP属地:山东来自Android客户端11楼2020-01-26 13:17
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              这不是对生命不负责,是疫情不允许太长时间的论证和实验证实。再说,能够及时提出治疗方案的,应该都是专家凭经验考虑的方案。只要制度上允许,任何正规发表的方案都是无罪的。总比非得等无休止的辩论和无法及时验证之后,疫情也过去了无用的好吧。


              IP属地:山东来自Android客户端12楼2020-01-26 13:24
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                当然,我的突然的想法,只是针对于突发性疫情而言。言者无罪。我也着急啊,毕竟是真的死人啊。


                IP属地:山东来自Android客户端13楼2020-01-26 13:26
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                  楼主,如果讨厌我回复你的帖子,请直言相告。我另开帖子就是。


                  IP属地:山东来自Android客户端14楼2020-01-26 13:41
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                    这个是否对于研制对应的药品有用? 真心希望能够尽快有特效的药品出来!


                    IP属地:湖北15楼2020-01-28 21:31
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