图1. 冠状病毒结构图(冠状病毒的“皇冠”状刺突蛋白结构。来源:doi.org/10.1007/978-3-030-92174-3_24)
一、什么是冠状病毒?为什么叫“Corona”?
冠状病毒科(Coronaviridae)得名于其在电镜下的典型“皇冠”状突起外形:
- 外壳上密布刺突蛋白(Spike, S protein)
- 呈“日冕”或“冠状”排列,形似太阳外围的光环
- 拉丁语中“Corona”即意为“王冠”
这是一个正链单股RNA病毒(+ssRNA),基因组长度约26–32kb,是RNA病毒中最大者之一。
二、冠状病毒家族结构与分类
冠状病毒科下属两个亚科:
亚科名称 |
英文名 |
特征 |
冠状病毒亚科
Orthocoronavirinae
包含所有感染人类的冠状病毒
托罗病毒亚科
Torovirinae
主要感染动物,少数影响人类肠道
其中 Orthocoronavirinae 又分为四个属(Genus):
属 |
英文名称 |
感染宿主 |
代表病毒 |
α-冠状病毒
Alphacoronavirus
人类、蝙蝠、猪
HCoV-229E、HCoV-NL63
β-冠状病毒
Betacoronavirus
人类、蝙蝠、牛
SARS-CoV、MERS-CoV、SARS-CoV-2、HCoV-OC43
γ-冠状病毒
Gammacoronavirus
鸟类
鸡传染性支气管炎病毒(IBV)
δ-冠状病毒
Deltacoronavirus
鸟类、猪
猪δ冠状病毒(PDCoV)等
图2. 冠状病毒分类图(冠状病毒科的亚科与属分类。来源:doi.org/10.1007/s00449-022-02788-8)
三、感染人类的冠状病毒有哪几种?
目前已知7种人类冠状病毒(HCoVs):
病毒名称 |
英文名称 |
年份 |
危害程度 |
属别 |
HCoV-229E
Human Coronavirus 229E
1960年代
轻症感冒
α
HCoV-OC43
Human Coronavirus OC43
1960年代
轻症感冒
β
HCoV-NL63
Human Coronavirus NL63
2004年
中等症状
α
HCoV-HKU1
Human Coronavirus HKU1
2005年
中等症状
β
SARS-CoV
Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus
2002年
高致死性(~10%)
β
MERS-CoV
Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus
2012年
高致死性(~35%)
β
SARS-CoV-2
Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2
2019年
全球大流行,变异株不断
β
前四种为“季节性冠状病毒”,常引发普通感冒;后三种为“高致病性冠状病毒”,具明显跨物种传播能力。
图3. 人类冠状病毒图(七种人类冠状病毒的分布与危害。来源:10.3390/ani12030378)
四、SARS、MERS、新冠的异同分析
特征 |
SARS-CoV |
MERS-CoV |
SARS-CoV-2 |
中间宿主
果子狸
单峰骆驼
可能为穿山甲或其他哺乳动物
致死率
~10%
~35%
约0.1~1.5%,随地区和变异不同
全球传播情况
限于少数国家,迅速被控制
局部流行
全球大流行,数十亿人感染
三者的核心相似点在于:
- 属于β-冠状病毒
- RNA病毒,易发生变异
- 都能利用ACE2或DPP4等宿主细胞受体进入人体细胞
五、冠状病毒为何容易跨物种传播?
冠状病毒具有以下几大“跨界特性”:
- 基因组庞大且灵活:便于插入、重组、突变
- 具有“校正酶”:可维持相对稳定的大基因组(不同于其他高突变RNA病毒)
- 广泛宿主受体适配性:如ACE2在多种哺乳动物中表达
- 存在多种中间宿主缓冲带:如穿山甲、果子狸、骆驼等
这也是为什么科学界始终警惕:下一种冠状病毒可能已经在动物中酝酿。
图5. 跨物种传播机制图(冠状病毒的跨物种传播路径。来源:doi.org/10.3390/microorganisms10112166)
六、结语:从“冠状”形状到全球疫情,这个家族值得持续关注
冠状病毒家族,是过去20年人类遭遇三次重大冠状病毒疫情的“幕后主角”。我们现在对它的理解虽有进展,但它的演化路径、变异潜力、中间宿主等问题仍在持续研究中。
了解这个家族的结构、分类和传播特点,有助于我们:
- 提前识别潜在的新病毒威胁
- 设计广谱疫苗和抗病毒药物
- 改进动物源疫情的监测与干预体系
作为病毒学研究者,我们希望这类知识能助力公众科学应对病毒威胁。abinScience持续致力于病毒相关蛋白抗体的开发,助力全球抗病毒研究。
下一篇预告:《黄病毒家族全解:登革热、寨卡、黄热病从哪里来?》——聚焦蚊媒病毒,追踪“热带毒王”的传播秘密。敬请期待!
文献引用
- Lu, R., & Zhang, Y. (2022). Structural Biology of Coronaviruses. In: Coronaviruses: Molecular Biology and Pathogenesis (pp. 387-410). Springer, Cham. doi: 10.1007/978-3-030-92174-3_24.
- Wang, Q., & Li, X. (2022). Advances in Coronavirus Classification and Detection. Bioprocess and Biosystems Engineering, 45(9), 1403-1415. doi: 10.1007/s00449-022-02788-8.
- Chen, B., et al. (2022). Zoonotic Coronaviruses: Origins and Transmission. Animals, 12(3), 378. doi: 10.3390/ani12030378.
- Hu, B., et al. (2022). Mechanisms of Cross-Species Transmission in Coronaviruses. Microorganisms, 10(11), 2166. doi: 10.3390/microorganisms10112166.