武汉2019冠状病毒基因组的生物信息学分析

2019 年 12 月，中国武汉报道了冠状病毒引起的肺炎，其临床症状与 2003 年爆发的严重急性呼吸综合征（Severe Acute Respiratory Syndrome, SARS）不同，因此推断该病毒可能是冠状病毒的一个新变种。不同于简单使用全基因组序列的其它研究，我们于 2018 年在国际上首次提出分子功能与进化分析相结合的研究思想，并应用于冠状病毒基因组的研究。在这一思想指导下，本研究使用 beta冠状病毒基因组中的一个互补回文序列（命名为 Nankai complemented palindrome）与其所在的编码区（命名为 Nankai CDS）对新发布的武汉 2019 冠状病毒基因组（GenBank: MN908947）进行分析以期准确溯源，并对 beta 冠状病毒的跨物种传播和宿主适应性进行初步研究。溯源分析的结果支持武汉 2019 冠状病毒源自中华菊头蝠，但与 SARS 冠状病毒差异巨大，这一结果与两者临床症状差异一致。本研究的最重要发现是 beta 冠状病毒存在大量的可变翻译，从分子水平揭示了该病毒变异快、多样性高的特点，为 beta 冠状病毒的防控提供了依据。从 beta 冠状病毒可变翻译中获取的信息可应用于（但不限于）其快速检测、基因分型、疫苗开发以及药物设计。另外，我们推断 beta 冠状病毒可能通过可变翻译以适应不同宿主。本研究是基于大量基因组数据的实证分析，在国际上首次从分子水平尝试解释了 beta 冠状病毒变异快、宿主多且具有较强的宿主适应性的原因。