承办单位:湖北开放大学 湖北省社区教育指导中心

·孝昌县社区教育指导中心孝感

孝昌县分站  
切换至:
首页 > 学苑论坛 > 生活百科 > 详细

学苑论坛

[生活百科] 主题:新冠病毒比非典更容易传染吗?可以从这个角度来讨论 (217132点击/0回复)
楼主:admin
楼主 发表于:2020-07-01 09:04:02
2019 新型冠状病毒(2019-nCov),与之前的非典病毒(SARS)、中东呼吸综合症冠状病毒(MERS)都属于冠状病毒。目前,已知能够感染人类的冠状病毒有 7 种,上述 3 种可以引起致命的呼吸系统疾病,剩下的 4 种则是人类感冒的常见病原体。



 什么是冠状病毒?



冠状病毒是一类 RNA 病毒的总称,这类病毒的遗传物质为 RNA。之所以叫做“冠状病毒”,是因为在电子显微镜下,病毒边缘上的突起——刺突蛋白(S)看上去就像皇冠一样。


冠状病毒的结构:刺突蛋白(S)与HE蛋白是进攻武器,帮助病毒进入人体细胞;膜是防御武器,帮助病毒存活更久;核壳蛋白(N)是辅助武器,帮助病毒有效复制;RNA基因组则是病毒的真身 | 参考资料[3]



这个“刺”,是病毒进入人体细胞强有力的武器,它可以跟人体细胞表面一种叫做 ACE2 的受体结合,病毒借机进入到细胞中去——简单来说,ACE2 受体是锁,刺突蛋白(S)是钥匙;通过这把可以匹配的钥匙,病毒才能够进入细胞。病毒进入了细胞之后,就会现出 RNA 病毒的真身。RNA病毒自己生不出小病毒,但它可以让宿主细胞像一个工厂一样,按照病毒 RNA 遗传信息的指示,源源不断地复制出更多的新病毒。



上面所说的受体 ACE2,叫做血管紧张素转化酶,广泛存在于人体各组织,但在肺毛细血管中的活性最高。所以,身体的各个组织都有可能先被病毒感染,但绝大部分初期症状都体现在呼吸系统。



如果能够成功截断“开锁”的过程,从理论上来说,就能有效地将一大波病毒拒于细胞的门外,让它们从一开始就不能感染我们。因此,这把钥匙——刺突蛋白(S)是很多学者研究的方向,也是抗击冠状病毒的方案之一。



新型冠状病毒和非典病毒都有自己的刺突蛋白(S),这两个蛋白有些相似,却又不完全一样。最近发表的这篇论文[2],比较了两个病毒的刺突蛋白(S),概括来说有以下三点:



1)从氨基酸序列来说,新型冠状病毒跟非典病毒有 76.47% 的相似率。



2)从 3D 空间来说,模拟出来的新型冠状病毒跟非典病毒的 3D 结构非常相似。



3)从与人类受体结合的能力来说,非典病毒更容易与人类受体结合。



 这些数据是什么意思?



1
氨基酸序列



根据论文公布的数据,新型冠状病毒与非典病毒,在氨基酸序列上有 76.47% 的相似率。



个人觉得,对于不同蛋白来说,76.47% 的相似率还是比较高的。比如,我研究的艾滋病毒辅助蛋白 Vpu,单链一共只有 81 个氨基酸,在不同的蛋白亚型里,也会有十来个不同的氨基酸。以 MERS 为例,MERS 的刺突蛋白(S) 有 1353 个氨基酸,可变几率也会更大。而不同的蛋白质,区别可能也会更大。



但重点是,氨基酸变了,不一定会影响蛋白质的整体功能。这就好比,做菜的时候要放白砂糖,但如果不小心放成了冰糖,也许口感有那么一点区别,但反正都是甜的;当然,如果放成了盐,那区别就大了——氨基酸链也是如此,氨基酸的改变,可能是白砂糖和冰糖的区别,也可能是糖和盐的区别。



相比之下,氨基酸排列引起了可能的结构变化,继而导致了功能变化,后两者才是我们更看重的。




蛋白质的一级结构是一串氨基酸 | National Human Genome Research Institute



2

3D 空间结构



关于论文里讨论的 3D 结构,可以简单理解为,模拟出来的这两个刺突蛋白(S),在空间距离上的差异有多少米,也就是它们的空间结构有多相似。结果发现,它们差了 1.45Å,也就是 0.000000000145 米。你没看错,1 Å =1^-10 米。再考虑到这个刺突蛋白(S) 的普遍长宽,一般为长<=30 nm, 宽<=5 nm(1nm = 1^-9米)[4],这样的差异是非常小的。



因为,蛋白质不是静止不动的。在实际情况下,蛋白质会蹦来蹦去,扭来扭去,好比一根弹簧。蹦一下,这个 1.45 Å 的差距就没了。所以,这两个蛋白质的 3D 空间结构是非常相似的。




蛋白模型:红色表示ACE2受体蛋白,棕色表示2019新型冠状病毒刺突蛋白(S),蓝色表示SARS病毒刺突蛋白(S) | 参考资料[1]



3

蛋白质功能



空间结构近乎相同,那么功能呢?沿用之前的“钥匙和锁”模型,这两把长得差不多的钥匙都能开锁吗?答案是——可以的,只不过非典病毒的这把钥匙开得更顺畅。



论文此处比较的是刺突蛋白(S) 与人体细胞受体 ACE2 的结合。新型冠状病毒与受体的结合自由能是 -50.6kcal/mol,非典病毒是 -78.6kcal/mol。结合自由能越低,病毒蛋白和人类受体结合时释放的能量就越多,结合也就越稳定。因此,相比之下,非典病毒与 ACE2 受体的结合更稳定。



但是,这并不代表新型冠状病毒与ACE2受体结合得不好,只能说非典病毒更好。论文指出,一般来说,结合能量为 -10kcal/mol 时,就该认为结合得不错。



 这说明了什么?



新型冠状病毒与人类受体结合得不错,但没非典病毒那么好——从这个信息,我们可以试着推论出这次病毒的几个特点。



1
入侵能力



非典病毒的结合率更好,意味着就单个病毒而言,非典病毒更容易进入人体,人体也就更容易被感染。因此,有学者认为,2019 新型冠状病毒的传染性没有非典病毒强,我也同意这个说法。



2

传染性



然而,正是因为相比于非典,这次的病毒没有那么容易进入细胞、造成破坏,所以人类感染初期的症状也就不那么明显。这样一来,受感者不会警觉,可能也会出现漏诊、误诊的情况;由于错失及早就医的时机,受感者也更有可能感染其他人——所以,从这个角度来说,这次的病毒传染性强。



当然,这只是病毒传播的一个因素。病毒的致命率、生命周期、传播渠道、在空气中可以滞留多久、病毒量、在进入人体细胞后复制新病毒的速度等等,都能够影响病毒的传染力。




新型冠状病毒的电镜图片 | 中国疾控中心



3

病毒对人体的影响



病毒对人体的影响,是由病毒本身以及人体免疫系统的反应共同决定的。



如果一个病毒的杀伤力很强,人体的免疫系统很弱,病毒一进来,就把人体细胞杀精光,那么这个病毒对人体的影响肯定是很大的。但是,如果一个病毒本身的杀伤力不强,人体免疫系统的反应却过于强烈,挥起宝刀一阵乱打,结果打的都是自己人,那么人类正常的细胞也会被过激的免疫系统弄死——这种情况下,我们也说这个病毒对人体的影响很大。正常的免疫反应,应该是按部就班进行的,太快太慢都不行。



研究发现,非典病毒更倾向于“打倒”青年人,是因为青壮年的免疫系统比较好,更加灵敏、强烈,而非典病毒的结合能力强,更容易导致免疫系统的过激反应[5]。然而,这次的新型冠状病毒结合能力虽不差,但却没有非典病毒那么好,免疫系统的反应相对缓和一些。也就是说,比较强的免疫系统能有较多时间反应,从而作出正常的部署;但是,免疫系统比较弱的人,就很容易中招。



从最近报道的病例来看,这次整个病症的周期比非典长;同时,根据《柳叶刀》的最新研究,中老年人也更容易感染这次的新型冠状病毒——其实,更准确的说法应该是,单从新型冠状病毒的结合能力来说,不论年老年少,免疫力弱的人都更容易中招。




不论年龄,免疫力弱的人都更容易中招 | Pixabay



从实际来看,初期弱弱的症状、春运、春节家庭聚会,这些都给2019新型冠状病毒带来了很好的传播机会。假期里减少多人聚集,尽量在家隔离,开工之后也不要掉以轻心,做好防护,别急着呼朋唤友聚餐蹦迪——不给病毒传播的途径,这才是最稳妥的方法。

首页 上一页 总共0页 当前第1/0下一页 尾页 跳至 ok
登录 | 注册 回复贴子
主办:湖北开放大学  
扫描二维码
进入APP学习