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科學家正試圖了解為什么德爾塔毒株傳播得如此之快

2021-08-23 13:59:58 來源：中國科學報

諸多流行病學研究表明，與2020年底在英國發現的阿爾法變異株相比，德爾塔毒株的傳染性至少高出40%。科學家正試圖了解為什么德爾塔毒株傳播得如此之快。大量研究強調了德爾塔毒株體內氨基酸的變化，這種變化可能有助于它迅速傳播。

美國得克薩斯大學加爾維斯頓分校病毒學家Pei-Yong Shi團隊和其他小組已經鎖定了一種造成新冠病毒刺突蛋白變化的關鍵氨基酸突變。這種被稱為P681R的突變將脯氨酸殘基轉化為精氨酸，它位于刺突蛋白中一個被廣泛研究的區域——弗林蛋白酶切割位點。

為了穿透細胞，新冠病毒刺突蛋白必須被宿主蛋白切割兩次。在SARS病毒中，這兩個切口都是在病毒鎖定細胞后發生的。但對于新冠病毒，弗林蛋白酶切割位點的存在，意味著宿主酶可以在新形成的病毒顆粒出現時進行第一次切割。

“這些預先激活的病毒粒子可以比需要兩次切割的粒子更有效地感染細胞。”康奈爾大學病毒學家Gary Whittaker說。

德爾塔毒株并不是第一個獲得改變弗林蛋白酶切割位點突變的新冠病毒變種，阿爾法毒株在相同的位置有不同的氨基酸變化，但現有證據表明，這種突變對德爾塔的影響更加深遠。

Shi團隊在近日發表的預印本研究中發現，相較于阿爾法毒株，刺突蛋白在德爾塔毒株中更有效地減少。結合5月英國倫敦帝國理工學院病毒學家Wendy Barclay團隊報告的早期新冠病毒與德爾塔毒株的比較結果，兩個團隊的后續實驗均表明，P681R的變化在很大程度上是更有效地修剪刺突蛋白的原因。

研究人員也開始將P681R和德爾塔的兇猛傳染性聯系起來。Shi團隊發現，在培養的人呼吸道上皮細胞中感染相同數量的德爾塔和阿爾法病毒顆粒，德爾塔迅速擊敗阿爾法變種。但當研究人員消除P681R的變化后，德爾塔毒株的優勢就消失了。

這種突變還可能加速新冠病毒在細胞間的傳播。日本東京大學病毒學家Kei Sato此前發表的一項研究發現，攜帶P681R變化的刺突蛋白與未感染細胞的細胞膜融合時，其融合速度幾乎是不攜帶變化的刺突蛋白的3倍。

盡管越來越多的證據表明P681R突變是德爾塔毒株的一個關鍵特征，但研究人員強調，它不太可能是導致該變體快速傳播的唯一突變。德爾塔毒株攜帶了許多能導致刺突蛋白以及其他蛋白變化的突變。

卡帕毒株和德爾塔毒株一樣攜帶許多相同的突變，包括P681R，但它沒有德爾塔破壞性那么大。在8月17日發布的一份預印本中，哈佛醫學院結構生物學家陳冰團隊發現，與德爾塔蛋白相比，卡帕毒株的刺突蛋白裂解頻率較低，與細胞膜融合的效率也較低。研究人員表示，這一發現對P681R的作用提出了質疑。

烏干達的研究人員在一種新冠病毒變體中發現了P681R變化，但它從未像德爾塔那樣迅速傳播，盡管它在細胞實驗中顯示了許多相同的特性。

Whittaker團隊將P681R突變插入了較早的新冠病毒毒株的刺突蛋白中，他們在6月發表的研究中稱，并沒有發現其傳染性增加。Whittaker認為，可能需要不止一次的突變才能產生影響。