韩国科学家金娜蕊率团队完成SARS-CoV-2病毒基因图谱

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基础科学研究院(IBS) RNA研究团团长金娜蕊与基础科学研究院研究委员兼首尔大学生命科学部教授张慧植(音)研究小组,以及疾病管理本部国立保健研究院共同弄研究完成新型冠状病毒高清遗传基因图谱。评论认为,韩国靠着研究团队的努力协作,向着开发完成新冠疫苗又迈出强有力的一步。4月9日,IBS研究团队制作完成造成新冠肺炎感染原因的“SARS-CoV-2”病毒的高清遗传基因图谱。

研究团队使用两种新一代碱基序列分析法( Direct RNA Sequencing,nanoball DNA sequencing),对“SARS-CoV-2”病毒在宿主细胞内生产的RNA转基因体进行了全面分析。在该分析中,可以找出病毒遗传基因的准确位置,同时还可以找到根据现有的分析方法尚未确认的RNA,并在病毒的RNA中至少发现41处化学变异。

通过这种方式,可以了解病毒的转基因体是如何构成的,并能够正确掌握病毒基因在遗传体上的位置。也就是说,能够确保解开“SARS-CoV-2”基因复杂而秘密的图谱。另外,团队找出有关遗传体和转录组的大数据,为后续研究提供各种有用信息。

SARS-CoV-2病毒不是由DNA,而是由RNA组成的基因组。病毒会渗透宿主细胞,复制含有遗传信息的RNA,并以遗传体RNA为基础,生产(转录)各种“亚基因组RNA(subgemomic RNA)”。该亚基因组将刺突、表皮等构成病毒粒子结构所需的多种蛋白进行合成,与克隆的遗传因子一同在宿主细胞内形成病毒完成体。此后,便脱离细胞感染新的细胞。在宿主细胞内生产的RNA的总和被称为“转录组(Transcriptome)”。

现有研究中虽已取得SARS-CoV-2的遗传体信息,但仅停留在以遗传体RNA信息为基础的遗传体位置预测阶段。金娜蕊的研究团队在此次研究中,通过实验证明了遗传体RNA产出亚基因组,并对各转录组的核酸系列进行了分析,正确掌握了多个基因位置。

研究团队首次确认,该病毒并非像之前所知道的那样有10个亚基因组RNA,而是9个。经确认,与预测的不同,另一个亚基因组RNA实际上并不存在。研究团队还发现了数十种新的亚基因组RNA,揭示了病毒的基因重组十分活跃。

与此同时,研究组在发现了类似病毒RNA甲基化过程的化学变形。与DNA甲基化类似,表观基因组(Epigenome)通常指DNA上发生的各类化学性、生物性变化,RNA转录以后呈现出的相关变化被称作表观转录组(Epitranscriptome)。转录后的RNA与之前形态相比,会产生新特性,此次选发现的变形对于理解SARS-CoV-2的变异历史与病原性将有帮助。

金娜蕊表示,此次发现的RNA是否属于可影响病毒复制和调节宿主免疫反应的蛋白质,还有待确认,但RNA的化学形变确实与病毒存活和免疫反应有关。此类RNA和RNA变形可被用作开发病毒治疗药剂时使用的作用靶标。此次研究准确掌握了SARS-CoV-2各自转录体的情况,可以次用来改进基因扩增(PCR)检测方法。

研究组在疾病管理本部国立保健研究院保存的宿主细胞中分离出了毒株,并通过两种新型核酸序列分析法进行实验,得出新结论。研究组在韩国首次使用“纳米孔核酸分析技术(nanoball DNA sequencing)”,实现了对完整的SARS-CoV-2的RNA核酸序列的分析。

一般来说,RNA核酸序列分析在RNA转化为DNA后进行,但该分析法不需要经过RNA碱度转化过程,可以直接进行分析。类似不对原文进行翻译而直接进行阅读和理解,“DNA纳米孔核酸分析法”虽不能一次性对碱基序列进行分析,但可以提高分析的准确度,且进行大量分析,弥补RNA碱基分析法准确度底、分析容量小的缺点。

金娜蕊称,此次研究发现了SARS-CoV-2基因丰富的信息及精密基因图谱,可以更好地理解病毒的增殖原理,对开发新的治疗方法做出贡献。

此次研究结果刊登在生命科学领域学术期刊《细胞》4月9日的线上版,《细胞》考虑到研究成果的重要性,在邀文3周后优先进行了刊登。
 

金娜蕊【图片来源 IBS】

  • 소천상 기자(tianxiang@ajunews.com)

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