Viruses：犬冠状病毒通过刺突蛋白转变外溢到人类中

在一项新的研究中，来自美国康奈尔大学和天普大学的研究人员发现了犬冠状病毒（canine coronavirus）CCoV-HuPn-2018中发生的一种转变，这可能为它如何从动物外溢到人类提供线索。相关研究结果于2022年4月21日发表在Viruses期刊上，论文标题为“Recent Zoonotic Spillover and Tropism Shift of a Canine Coronavirus Is Associated with Relaxed Selection and Putative Loss of Function in NTD Subdomain of Spike Protein”。

一种新的犬科冠状病毒首先在2017～2018年患肺炎的两名马来西亚人类患者身上被发现。科学家们之前已分离了这种犬冠状病毒，对它进行了测序，并在2021年发表了他们的发现。

在这项新的研究中，这些作者确定了发生在这种犬冠状病毒刺突蛋白最靠近N末端的结构域0-domain中的转变模式，而刺突蛋白是该病毒促进进入宿主细胞的区域。这种转变模式显示这种病毒从同时感染动物宿主的肠道和呼吸道系统转变为只感染人类宿主的呼吸道系统。

关于独特变化和阳性选择（positive selection）的另一个值得注意的区域是CCoV-HuPn-2018信号肽。许多病毒利用宿主细胞的N-连接糖基化过程来修饰表面蛋白，包括一些冠状病毒的刺突蛋白，这可以影响抗原性和对宿主细胞的入侵。近期关于HIV的研究工作已发现，信号肽可以影响HIV表面蛋白gp120的聚糖谱（glycan profile）和抗原性，这促使人们提出，尽管信号肽不是成熟蛋白的一部分，但它可能受到免疫压力。信号肽中的阳性选择已在其他病毒中被报道，如巨细胞病毒，在这种病毒中，所选择的变异影响信号肽移除和病毒糖蛋白胞内运输的时间。这些作者提出，CCOV-HuPn-2018的信号肽中的阳性选择可能反映了在这种新宿主中的适应性作用。

CCoV-HuPn-2018刺突蛋白结构域图，图片来自Viruses, 2022, doi:10.3390/v14050853。

这些研究结果和先前的研究使得这些作者猜测CCOV-HuPn-2018有一个肠道来源（基于它与狗、猫和猪的Alphacoronavirus 1的相似性），但已经失去了这种特殊的组织嗜性，可能部分是由于这种犬冠状病毒刺突蛋白最靠近N末端的结构域0-domain中的唾液酸结合区发生突变和/或重组，导致功能限制出现松动，最终反映在他们的分析中确定的选择压力放松。另外，这种犬冠状病毒可能感染了不同的宿主，如人类，就感染人类而言，0-domain不再发挥同样的作用，并且/或者根本无法与新宿主的碳水化合物相互作用，再次导致了选择压力的放松。与其他失去0-domain并产生另一种组织嗜性的Alphacoronavirus 1系相似（比如猪呼吸道冠状病毒），这些作者可能正在见证CCOV-HuPn-2018的这种转变过程。

论文通讯作者、康奈尔大学公共与生态系统健康教授Michael Stanhope博士说，“这项研究确定了从犬冠状病毒到新的人类宿主转变的一些分子机制，这可能对我们以前不知道的一种新的人类冠状病毒的流通也很重要。”

在这项研究中，这些作者使用最先进的分子进化工具来评估来自自然选择的压力可能如何影响这种犬冠状病毒的进化。

2021年，在马来西亚发现的这种犬冠状病毒变体也在海地的一些人身上发现，这些人也患有呼吸道疾病。

根据表现出时间信号的刺突蛋白编码基因的单个部分，CCOV-HuPn-2018的起源时间约为1957年，以及在海地同时出现的相同（或非常相似）的病毒在它的基因组的3′端含有额外的重组部分，表明这种病毒可能已经在人类、狗、猫或中间的不明宿主中循环了几十年而未被发现。针对此，Stanhope认为，需要进行更多的研究。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1. Jordan D. Zehr et al. Recent Zoonotic Spillover and Tropism Shift of a Canine Coronavirus Is Associated with Relaxed Selection and Putative Loss of Function in NTD Subdomain of Spike Protein. Viruses, 2022, doi:10.3390/v14050853.

2. Dog coronavirus jumps to humans, with a protein shift
https://news.cornell.edu/stories/2022/05/dog-coronavirus-jumps-humans-protein-shift