细思恐极……今日《细胞》发现，新冠病毒的基因组产物比我们想象中复杂得多

▎药明康德内容团队编辑  

诺贝尔生理学或医学奖得主梅达沃（P. B. Medawar）曾说，病毒“只是包裹在蛋白质中的一条坏消息”。新冠病毒的“坏消息”，由一条核糖核酸（RNA）分子写成。在疫情爆发后不久，科学家们就迅速读出了病毒基因组RNA的序列。然而，这条由大约30000个碱基组成的“坏消息”并不简单。对于其中携带的基因信息，我们可能刚开始读出它有多么复杂。

今日，《细胞》杂志上线一篇最新研究论文，为我们详细分析了新冠病毒的RNA，揭示出许多过去未知的特征。这项研究的主要负责人之一是RNA生物学专家、韩国基础科学研究所（IBS）的金娜蕊（KIM V. Narry）教授。

▲论文以“提前公开”的形式上线，以便读者在排版和校对工作完成之前能尽快读到其内容（点击文末“阅读原文/Read More”即可访问）

新冠病毒在侵入细胞后，会复制自己的基因组RNA，然后产生许多较短的RNA分子，称为“亚基因组RNA”。利用这些亚基因组RNA分子，细胞内生产出了病毒所需的各种蛋白，比如S蛋白、包膜蛋白等，从而装配出更多的病毒颗粒。

根据先前一些研究的推测，组成新冠病毒颗粒的蛋白由10个亚基因组RNA编码。在这篇论文中，研究人员对此进行了实验验证。结果表明，其中9个亚基因组RNA确实存在，并定位出了这些RNA片段在基因组RNA上的具体位置；但过去预测的第10个亚基因组RNA看来并不存在。

▲9个亚基因组RNA在基因组中的确切位置，以及与新冠病毒颗粒结构的对应关系（图片来源：参考资料[1]；Credit：IBS）

除了9个典型的基因组产物外，研究人员发现，由于RNA分子会发生融合、缺失、移码等事件，新冠病毒的基因组产物实际上要更多，存在数十个未知的亚基因组RNA。“这些分子事件可能导致冠状病毒的相对快速进化，但还需要进一步研究。”金教授说道。

此外，研究人员在病毒RNA上发现了多种过去未知的化学修饰。与未修饰的RNA相比，化学修饰并不改变序列中的基本遗传信息，但是，研究人员指出，它们有可能让病毒具有一些新特征。“目前还不清楚这些修饰起到什么作用，但它们可能会帮助病毒避免宿主的攻击。”研究人员猜测。因此，进一步弄清这些特征，有望为对抗新冠病毒提供新的线索。

▲新冠病毒基因组(gRNA)和亚基因组RNA (S, 3a, E, M, 6, 7a, 7b, 8, N)的不同位置修饰程度不同，红色箭头所示为最常见的修饰位点（图片来源：参考资料[1]；Credit：IBS）

值得一提的是，为了获得详细的病毒基因图谱，这项研究采用了两种测序技术：DNA 纳米球测序和纳米孔直接RNA测序。其中，纳米孔RNA直接测序可以用来直接分析病毒的整条RNA分子，而不必像传统的RNA测序方法那样先把RNA分子切成短片段再转化为DNA。与此同时，DNA纳米球测序虽然只能读取短片段，但具有分析大量序列的高精度优势。研究人员介绍：“事实证明，这两种技术分析病毒RNA具有很强的互补性。” 

金娜蕊教授总结说：“我们不仅详细研究了 新冠的结构，还发现了许多新的RNA产物和RNA上多种未知的化学修饰。这项工作提供的新冠病毒高分辨率图谱，将有助于我们了解病毒如何复制，以及如何逃脱人类的防御系统。”

伴随着我们对新冠病毒的理解逐渐加深，我们期待更多科学研究为诊断和治疗带来好消息。

参考资料

[1] Dongwan Kim et al., (2020) The architecture of SARS-CoV-2 transcriptome. Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2020.04.011

[2] New coronavirus (SARS-CoV-2) mapped out. Retrieved Apr. 10, 2020, from https://www.ibs.re.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000000738/selectBoardArticle.do?nttId=18344

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