Геномный анализ показывает, что многие виды животных могут быть уязвимы к инфекции SARS-CoV-2

Геномный анализ показывает, что многие виды животных могут быть уязвимы к инфекции SARS-CoV-2

Согласно новому исследованию Калифорнийского университета в Дэвисе, люди – не единственный вид, который сталкивается с потенциальной угрозой SARS-CoV-2, нового коронавируса, вызывающего COVID-19.

Международная группа ученых использовала геномный анализ для сравнения основного клеточного рецептора вируса у людей – ангиотензинпревращающего фермента-2 или ACE2 – у 410 различных видов позвоночных, включая птиц, рыб, амфибий, рептилий и млекопитающих.

ACE2 обычно обнаруживается во многих различных типах клеток и тканей, включая эпителиальные клетки носа, рта и легких. У человека 25 аминокислот белка ACE2 важны для связывания вируса и его проникновения в клетки.

Исследователи использовали эти 25 аминокислотных последовательностей белка ACE2 и моделирование его предсказанной структуры белка вместе с белком шипа SARS-CoV-2, чтобы оценить, сколько из этих аминокислот содержится в белке ACE2 разных видов.

«Предполагается, что животные, у которых все 25 аминокислотных остатков соответствуют человеческому белку, подвергаются наибольшему риску заражения SARS-CoV-2 через ACE2», – сказала Джоана Дамас, первый автор статьи и научный сотрудник Калифорнийского университета в Дэвисе. «Прогнозируется, что риск будет уменьшаться по мере того, как остатки связывания ACE2 вида будут отличаться от людей».

Около 40 процентов видов, потенциально восприимчивых к SARS-CoV-2, классифицируются Международным союзом охраны природы как «находящиеся под угрозой» и могут быть особенно уязвимы для передачи от человека животному. Исследование было опубликовано 21 августа в Proceedings of the National Academy of Sciences .

«Эти данные являются важной отправной точкой для выявления уязвимых и находящихся под угрозой популяций животных, подверженных риску заражения SARS-CoV-2», – сказал Харрис Левин, ведущий автор исследования и выдающийся профессор эволюции и экологии Калифорнийского университета в Дэвисе. «Мы надеемся, что это послужит вдохновением для практики, защищающей здоровье как животных, так и человека во время пандемии».

Вымирающие виды, по прогнозам, будут в опасности

Некоторые находящиеся под угрозой исчезновения виды приматов, такие как западная низменная горилла, суматранский орангутан и северный белощекый гиббон, по прогнозам, подвержены очень высокому риску заражения SARS-CoV-2 через их рецептор ACE2.

К другим животным, отнесенным к группе повышенного риска, относятся морские млекопитающие, такие как серые киты и афалины, а также китайские хомяки.

Было обнаружено, что домашние животные, такие как кошки, крупный рогатый скот и овцы, имеют средний риск, а собаки, лошади и свиньи имеют низкий риск связывания ACE2. Как это связано с инфекциями и риском заболевания, необходимо определить в будущих исследованиях, но для тех видов, которым известны данные об инфекционности, корреляция высока.

В задокументированных случаях заражения SARS-COV-2 у норок, кошек, собак, хомяков, львов и тигров вирус может использовать рецепторы ACE2 или они могут использовать рецепторы, отличные от ACE2, для получения доступа к клеткам-хозяевам. Более низкая склонность к связыванию может означать более низкую склонность к инфекции или более низкую способность инфекции распространяться в организме животного или между животными после установления.

Из-за возможности заражения животных новым коронавирусом от людей и наоборот, учреждения, включая Национальный зоопарк и зоопарк Сан-Диего, которые предоставили геномный материал для исследования, усилили программы по защите как животных, так и людей.

«Зоонозы и способы предотвращения передачи вируса от человека животному – не новая проблема для зоопарков и специалистов по уходу за животными», – сказал соавтор Клаус-Питер Кёпфли, старший научный сотрудник Смитсоновской школы охраны природы и бывший биолог из Смитсоновского института. Центр выживания видов и Центр сохранения геномики Института биологии сохранения. «Эта новая информация позволяет нам сосредоточить наши усилия и соответствующим образом планировать меры по обеспечению безопасности животных и людей».

Авторы призывают с осторожностью относиться к чрезмерной интерпретации прогнозируемых рисков для животных на основе результатов вычислений, отмечая, что фактические риски могут быть подтверждены только дополнительными экспериментальными данными. Список животных можно найти здесь.

Исследования показали, что непосредственный предок SARS-CoV-2, вероятно, произошел от вида летучих мышей. Было обнаружено, что летучие мыши имеют очень низкий риск заражения новым коронавирусом через свой рецептор ACE2, что согласуется с фактическими экспериментальными данными.

Передали ли летучие мыши новый коронавирус напрямую человеку или он прошел через промежуточного хозяина, пока неизвестно, но исследование поддерживает идею о том, что один или несколько промежуточных хозяев были задействованы. Эти данные позволяют исследователям определить, какие виды могли служить промежуточным хозяином в дикой природе, помогая усилиям контролировать будущую вспышку инфекции SARS-CoV-2 в популяциях людей и животных.

Дополнительные авторы исследования: Марко Корбо, Центр генома Калифорнийского университета в Дэвисе; Грэхем М. Хьюз и Эмма К. Тилинг, Университетский колледж Дублина, Ирландия; Кэтлин К. Кео и Кэтрин С. Поллард, Калифорнийский университет в Сан-Франциско; Корри А. Пейнтер, Николь С. Перски, Дайан П. Женере, Росс Своффорд, Керстин Линдблад-То и Элинор К. Карлссон, Институт Броуд Массачусетского технологического института и Гарвард, Кембридж, Массачусетс; Майкл Хиллер, Институт молекулярной клеточной биологии и генетики Макса Планка, Дрезден, Германия; Андреас Р. Пфеннинг, Университет Карнеги-Меллона, Питтсбург; Хуабинь Чжао, Уханьский университет, Ухань, Китай; Оливер А. Райдер, Зоопарк Сан-Диего, Институт исследований охраны природы, Эскондидо и Калифорнийский университет в Сан-Диего; Мартин Т. Нвейя, Гарвардская школа стоматологической медицины, Бостон, и Смитсоновский институт, Вашингтон, округ Колумбия

Исследование в этом исследовании координировалось в рамках организации Genome 10K, в которую входят Bat1K, Zoonomia, Проект геномов позвоночных и Проект Earth BioGenome. Геномная информация для исследования была также предоставлена ​​GenBank Национального центра биотехнологической информации, Frozen Zoo зоопарка Сан-Диего и Global Genome Initiative Смитсоновского института. Работа была поддержана Фондом Роберта и Розабель Осборн.

Источник истории:

Материалы предоставлены Калифорнийским университетом – Дэвис . Оригинал написан Лизой Ховард. Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.


Ссылка на журнал :

  1. Джоана Дамас, Грэм М. Хьюз, Кэтлин К. Кео, Корри А. Пейнтер, Николь С. Перски, Марко Корбо, Майкл Хиллер, Клаус-Питер Кёпфли, Андреас Р. Пфеннинг, Хуабин Чжао, Дайан П. Женере, Росс Суоффорд, Кэтрин С. Поллард, Оливер А. Райдер, Мартин Т. Нвия, Керстин Линдблад-То, Эмма К. Тилинг, Элинор К. Карлссон, Харрис А. Левин. Широкий спектр хозяев SARS-CoV-2, предсказанный сравнительным и структурным анализом ACE2 у позвоночных . Труды Национальной академии наук , 21 августа 2020 г .; DOI: 10.1073 / pnas.2010146117