波兰海鸥携带新的冠状病毒株，凸显鸟类在病毒进化中的作用

在最近发表在《科学报告》杂志上的一篇文章中，研究人员描述了在波兰的黑头鸥 (Chroicocephalus rodibundus) 和普通鸥 (Larus canus ) 中检测到的五种 γ 冠状病毒 (gCoV) 和 δ 冠状病毒 (dCoV) 的特征。

研究：海鸥是 γ 和 δ 冠状病毒的宿主。图片来源：Nataliya Dorokhina / Shutterstock.com

背景

正冠状病毒亚科由Alpha、Beta、Gamma和Delta 冠状病毒属组成，其中 gCoV 和 dCoV 感染野生鸟类。gCoV 和 dCoV 各有 3 个亚属，分别有 5 个和 7 个种。

冠状病毒是正义单链核糖核酸 (ssRNA) 病毒，由于其 RNA 依赖性 RNA 聚合酶 (RdRp) 机制的保真度较低，因此会以最大可能的速率发生突变。因此，冠状病毒可能在较短的感染周期内产生多种病毒变体，从而可以快速转换宿主。

关于该研究

研究人员获得了五个冠状病毒样本的全基因组序列（WGS）。在三只黑头鸥和一只普通海鸥中检测到了四种选定的 dCoV 毒株，而一种 gCoV 毒株来自一只普通海鸥。

通过聚合酶链式反应 (PCR) 测定确定病毒载量最高的 27 个样本进行了新一代测序 (NGS)。随后，研究人员从头将原始读数组装到重叠群中。使用 BLAST 算法将这些序列与 GenBank 数据库中的病毒基因组序列进行比较。

选择具有最高同源性的样本进行进一步分析。更具体地，使用MAFFT方法，比对所有核苷酸序列。确定核苷酸和氨基酸序列的所有相似性并以百分比表示。

这些比对随后被纳入 IQ-TREE 软件中，以估计最佳进化模型。还鉴定了这些 CoV 基因组内的任何重组事件（如果有）。

研究结果

鸥科的鸻形目属是 gCoV 和 dCoV 的主要储存库，其基因组长度分别超过 26,000 个和约 23,000 个核苷酸 (nt)。本研究中鉴定的所有四种中国黑头鸥 (BHG)dCoV 基因组与阿拉伯联合酋长国和中国 BHG 的三种鸟类的基因组表现出高度相似性。这一观察结果表明它们密切的进化关系和种间传播的潜力。

然而，对其全基因组测序的系统发育分析显示，它们在一个共同分支内存在分歧。在它们的刺突 (S) 蛋白中也发现了许多氨基酸变化，从而表明这些 dCoV 在单个海鸥内进化。值得注意的是，波兰 dCoV 不包含任何被描述为海鸥宿主特异性受体的突变。

波兰 BHGdCoV/Poland/P350/2017 于 2017 年 12 月发现，距 2019 年 1 月发现的最新 CgdCoV/Poland/P005/2019 地点 35-40 公里。相比之下，在中国云南省采样的海鸥是在 2019 年 1 月采样的。 2021 年 1 月至 3 月从一个地点。

在两年的时间内从中东鸟类中采集了几乎相同的 dCoV。总体而言，本研究中在海鸥中发现的 dCoV 在基因组规模上高度多样化，从而提高了出现新血清型变体的可能性，这些变体可能在 S 蛋白突变最小的情况下出现。

对CGgCoV/Poland/P014/2019的结构和非结构基因的系统发育分析表明，它与2014年在中国检测到的鸭冠状病毒2714（DuCoV2714）非常相似。然而，这两种病毒的S程度较低蛋白质同源性，形成了一个单独的系统发育分支，与迄今为止发现的任何 gCoV 没有关系。之前的一些研究已经在澳大利亚和加拿大的野生鸟类中发现了类似的 gCoV。

海鸥和燕鸥亚科遍布世界许多地区，这表明这些鸟类在生态上异常多样化。其中一些鸟类只生活在海洋环境中，一些生活在淡水中，还有一些则生活在两者中。

其中一些鸟类经常与人类和家养动物接触。大多数这些鸟类生活在高密度的群体中，从而促进了病毒的直接传播和疾病传播。

结论

本研究中描述的 dCoV 和 gCoV WGS 是首次从波兰海鸥中鉴定出来。因此，研究结果为鸟科中传播的 CoV 的进化和多样性提供了新的见解。

这些病毒的遗传特征表明，这两种不同的 CoV 属如何共同感染一种生物体，并创造有利于重组事件发生的条件，进而可能产生新的 CoV 变体。事实上，研究人员最近报告称，澳大利亚的太平洋黑鸭同时感染了 gCoV 和 dCoV。

由于猪 dCoV 很可能是从禽 dCoV 进化而来的，可能会感染人类，因此持续研究 CoV 的动物宿主并拓宽对其日益增加的多样性和人畜共患病潜力的认识仍然至关重要。

期刊参考：

• Domańska-Blicharz, K.、Miłek-Krupa, J. 和 Pikuła, A. (2023)。海鸥是γ冠状病毒和δ冠状病毒的宿主。科学报告13(15104)。号码：10.1038/s41598-023-42241-8