新型冠狀病毒（2019-nCoV）結構及感染途徑
2019新型冠狀病毒（2019-nCoV）是一種新的冠狀病毒，與SARS-CoV同屬于網(wǎng)巢病毒目冠狀病毒科的β-CoV，為一種不分節段的單股正鏈RNA病毒，其每組基因組長(cháng)度約30000個(gè)核苷酸左右。與中東呼吸綜合征冠狀病毒(MERS-CoV)和嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒(SARS-CoV)不同，2019-nCoV是感染人類(lèi)的冠狀病毒家族中的第7個(gè)。從基因序列同源性上來(lái)說(shuō)，2019-nCoV基因組與SARS具有80%的相似性，2019-nCoV與MERS-CoV的基因序列有40%的相似性。
2019-nCoV的結構
2019新型冠狀病毒（2019-nCoV）表現出典型的冠狀病毒屬結構：5個(gè)未翻譯區(UTR)、 復制酶復合體(orf1ab)、S基因、E基因、M基因、N基因、3個(gè)UTR，以及幾個(gè)未識別的非結構開(kāi)放閱讀框。
S蛋白（Spike Protein）
S蛋白是冠狀病毒表面最重要的膜蛋白。它有兩個(gè)結構域組成?？拷麼端的部分形成一個(gè)球形結構域，靠近C端的部分形成一個(gè)穿膜的棒狀結構。研究表明，S蛋白和冠狀病毒侵入細胞的過(guò)程密切相關(guān)。S蛋白前體在宿主的細胞質(zhì)中合成以后會(huì )被切成兩個(gè)部分，S1和S2。
S蛋白前體兩個(gè)切割產(chǎn)物的相互作用關(guān)系
其中S1形成成熟蛋白的球狀部分，S2形成成熟蛋白的棒狀部分，包括一個(gè)N helix，一個(gè)M helix，一個(gè)C helix和一個(gè)穿膜部分。S1和S2之間通過(guò)分子間相互作用力結合。S2的穿膜部分把整個(gè)S蛋白固定在病毒外殼膜上。
美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校研究團隊對新冠病毒的最新研究結果顯示，新冠S蛋白約由1300個(gè)氨基酸組成，其被切割成的S1亞基約700個(gè)氨基酸，S2亞基約600個(gè)氨基酸，三個(gè)S1/S2異二聚體組裝形成一個(gè)三聚體尖峰，從病毒包膜突出。其中，300多個(gè)氨基酸構成的受體結合區RBD是負責與宿主細胞受體結合的關(guān)鍵。
N蛋白（Nucleocapsid Protein）
N蛋白是冠狀病毒中另一種重要的結構蛋白。在冠狀病毒顆粒中，N蛋白處于病毒顆粒的核心部分，以和Genomic RNA結合的形式存在。以前對鼠肝炎病毒的研究表明，N蛋白對于病毒基因組RNA特征序列的識別及其與其它結構蛋白的相互作用，對于病毒粒子的準確組裝有著(zhù)重要意義。
M蛋白和E蛋白
M蛋白是一種跨膜蛋白，它與S蛋白的結合，被認為是冠狀病毒顆粒組裝過(guò)程中的又一關(guān)鍵信號。
基因組分析
利用NCBI上的ORFfinder工具進(jìn)行該病毒的基因組注釋分析。
軟件給出了14個(gè)主要的開(kāi)放閱讀框。下圖中標明了orf1ab和四個(gè)主要結構蛋白的位置。
系統進(jìn)化樹(shù)的構建
通過(guò)下載一系列相關(guān)的SARS-CoV、bat-SARS-CoV以及一些蝙蝠來(lái)源的α、β冠狀病毒全基因組序列，通過(guò)MEGAX軟件進(jìn)行多重序列比對并構建了系統進(jìn)化樹(shù)?？梢钥吹叫鹿诓《靖鷅at-SL-CoVZC45屬于同一分支，但距離人源的SARS-CoV病毒較遠。
2019-nCoV基因組編碼非結構蛋白（比如3-胰凝乳蛋白酶樣蛋白酶、木瓜蛋白酶樣蛋白酶、解旋酶、RNA依賴(lài)性RNA聚合酶）、結構蛋白（比如刺突糖蛋白）和輔助蛋白。上面提到的這四種非結構蛋白是病毒生命周期中的關(guān)鍵酶，而刺突糖蛋白（spike protein）對于病毒進(jìn)入細胞過(guò)程中的病毒-細胞受體相互作用是必不可少的。棘突蛋白包含2個(gè)亞單位：S1和S2。S1能夠促進(jìn)病毒與宿主細胞受體的結合，其含有一個(gè)重要的C端RBD結構域，正是這個(gè)區域負責和受體結合。新型冠狀病毒RBD結構域的有一些基因區域與SARS有高度的同源性。其中SARS感染的5個(gè)關(guān)鍵位點(diǎn)中，有1個(gè)被新型冠狀病毒保留，其余4個(gè)有氨基酸的替換和變化。2019-nCoV由于RBD結構域氨基酸變化，丟失了一些氫鍵作用，使得自由能上升，說(shuō)明新型病毒結合能力要弱于SARS-CoV。 有研究表明，2019-nCoV 與嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒?(SARS-CoV)? 密切相關(guān)，被認為與 SARS 具有相同的受體即血管緊張素轉換酶 2?(ACE2)，ACE2 在介導 2019-nCoV 感染中的作用已經(jīng)得到證實(shí)。
2019-nCoV感染機制
與SARS相似，新型冠狀病毒是通過(guò)S-蛋白與人ACE2互作的分子機制，來(lái)感染人的呼吸道上皮細胞。2019-nCoV能夠識別血管緊張轉化酶2（ACE2），通過(guò)棘突蛋白與ACE2結合再通過(guò)胞吞作用侵入細胞。ACE2為膜蛋白，在肺部細胞多有分布，病毒與ACE2結合后進(jìn)入肺細胞，導致肺炎。S蛋白介導冠狀病毒的入侵過(guò)程主要分為兩個(gè)部分：
1、S蛋白識別并結合宿主細胞受體
新冠狀病毒通過(guò)S蛋白上受體結合域RBD與宿主細胞的受體ACE2結合，這是病毒感染的起始步驟。最近，發(fā)表在BioRxiv的文章“Crystal structure of the 2019-nCoV spike receptor-binding domain bound with the ACE2 receptor”中，作者利用X射線(xiàn)衍射技術(shù)，解析了2019-nCoV表面刺突糖蛋白受體結合區與人受體ACE2蛋白復合物的晶體結構，結構分析確定了2019-nCoV中對ACE2結合至關(guān)重要的殘基，其中大多數是高度保守的或與SARS-CoV RBD中的殘基具有相似的側鏈特性。這種結構和序列上的相似性強烈支持2019-nCoV和SARS-CoV RBD之間會(huì )發(fā)生融合進(jìn)化，從而改善與ACE2的結合，盡管它們被隔離在β冠狀病毒屬的不同遺傳譜系中。
2、病毒與宿主細胞融合
當2019-nCoV RBD與細胞表面受體ACE2特異結合后，S2蛋白會(huì )發(fā)生構象變化，在宿主蛋白酶的切割下被激活，S蛋白構象發(fā)生改變，膜融合肽釋放，插入到宿主細胞膜上，隨后S2亞基上的兩個(gè)七肽重復序列形成六螺旋束，拉近病毒包膜與宿主細胞膜之間的距離，進(jìn)而促使病毒與宿主細胞融合，介導病毒的進(jìn)入。
有研究表明，2019-nCoV與ACE2的親和力是SARS與ACE2親和力的10~20倍。當2019-nCoV Spike蛋白與ACE蛋白結合后，結合的5個(gè)氨基酸有4個(gè)發(fā)生了變化，但是整體上蛋白的構象并沒(méi)有改變，因此2019-nCoV與ACE2具有很高的親和力。
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