引起新冠肺炎(COVID-19)的新型冠状病毒(SARS-CoV-2)是一种正义单链RNA病毒。在近6个月的全球传播中,其逐渐积累了许多突变,导致基因组呈现多样性。而这些突变可能会影响病毒的传播性能及毒力,或产生感染人类宿主的新位点。世界各地的研究团队都在持续监测SARS-CoV-2的基因组多样性,特别是新兴突变的分布和特征。 

  冠状病毒突变主要通过三个过程实现:1)病毒复制过程中的复制错误产生突变,而SARS-CoV-2的校对机制会减少这种突变的产生;2)由于重组或重配而产生的基因组变异;3)由宿主RNA编辑系统诱导产生的突变,这是宿主自身免疫的一部分。在自然选择下,病毒发展中反复独立出现的突变则是可能具有威胁的重点关注对象。 

  近日,来自英国伦敦大学的研究人员对全球患者感染的SARS-CoV-2中发生的突变是否会改变病毒的传播性开展了研究,结果没有发现任何与病毒传播性增加有关的复发突变。相反,复发性突变似乎主要是由宿主通过RNA编辑机制产生的免疫诱导的,并且可能对病毒有微弱的危害性。相关研究成果于当地时间521日发表在预印本杂志《bioRxiv》上。 

  https://doi.org/10.1101/2020.05.21.108506 

  具体来说,研究人员对来自75个国家的15691SARS-CoV-2的基因组进行最大似然系统进化树分析,与参考基因组Wuhan-Hu-1相比,所有株系发生的SNP均小于29个,计算其每年每个位点发生突变的速率约为9.7 x 10-4,该速率显著低于其他没有病毒校对机制的正义单链RNA病毒。这表明,目前SARS-CoV-2群体的遗传多样性仍然为中等,且所有SARS-CoV-2株系均为同一个克隆谱系。 

  全球横跨多个国家的15,691SARS-CoV-2的基因组多样性 

  在基因组序列比对分析中,研究人员共检测到6822个突变,经过滤鉴定,273个为复发突变。其中,碱基C突变为U的比例非常高,且在非同质和同质位点均可观察到这种模式,除此之外,涉及胞嘧啶的突变几乎全是C/U突变。研究人员还观察到在已知的APOBEC靶点位置含有一个可变碱基的富集,表明这些突变的产生可能与宿主RNA编辑系统诱导相关。 

  为了测试复发突变与病毒传播性间的关联,研究人员开发了一种新的系统发育指数,即同型后代比率(RoHO),以量化由获得特定突变的任何祖先病毒体产生的后代子代的比例。比较所有进化枝发现,没有一种复发性突变与病毒传播的增加显著相关,且有3个复发突变与病毒传播减少显著相关。有趣的是,logRoHO)指数向负值的分布呈强趋势,这表明大多数同质异型突变都是弱有害的。 

  同型后代比率(RoHO)评分指标背后原理的示意图 

  全基因组同型后代比率(RoHO)得分