B.1.1.7冠状病毒变体

每个冠状病毒的核心都是其基因组，它是近30,000个“字母”的RNA的扭曲链。这些遗传指令迫使受感染的人类细胞组装多达29种蛋白质，从而帮助冠状病毒繁殖和传播。

随着病毒的复制，在基因组中自然会出现小的复制错误，称为突变。冠状病毒谱系通常每个月会积累一个或两个随机突变。

一些突变对被感染细胞产生的冠状病毒蛋白没有影响。其他突变可能会通过更改或删除其氨基酸之一（连接在一起形成该蛋白质的构件）来改变蛋白质的形状。

通过自然选择的过程，中性或略有益处的突变可能会代代相传，而有害的突变则更有可能消失。

在英国首次报道的一种冠状病毒变体，最近有17种突变，可改变或删除病毒蛋白中的氨基酸。

该变体被英国公共卫生命名为“关注的变体202012/01”，并且是冠状病毒B.1.1.7谱系的一部分。

下面列出了B.1.1.7世系中的显着突变。上图中未显示的其他六个突变不会改变氨基酸。

研究人员最担心的是八个B.1.1.7突变，这些突变改变了冠状病毒刺突的形状，该冠状病毒刺突可用于附着在细胞上并滑入内部。

构建这些刺突蛋白之一通常需要1,273个氨基酸，可以写成字母：

B.1.1.7谱系中的穗状蛋白在此氨基酸序列中具有两个缺失和六个取代。

这些突变通过改变氨基酸折叠成复杂形状的方式来改变刺突蛋白的形状。

科学家怀疑一种叫做N501Y的突变对提高B.1.1.7冠状病毒的传染性非常重要。突变的名称指的是其变化的性质：刺突蛋白中的第501个氨基酸从N（天冬酰胺）变为Y（酪氨酸）。

N501Y突变会改变每个刺突蛋白顶部附近的氨基酸，使其与人类细胞上的特殊受体接触。

由于刺突蛋白形成三个一组，因此突变出现在刺突尖端的三个位置：

在典型的冠状病毒中，刺突蛋白的尖端就像一块不合适的拼图。它可以闩锁在人类细胞上，但是适配太松散，病毒经常脱落并且无法感染细胞。

N501Y突变似乎可以改善拼图的形状，使其紧密配合并增加成功感染的机会。

研究人员认为，N501Y突变已在许多不同的冠状病毒谱系中独立进化。除了B.1.1.7血统之外，还从澳大利亚，巴西，丹麦，日本，荷兰，南非，威尔士，伊利诺伊州，路易斯安那州，俄亥俄州和德克萨斯州的变种中鉴定出它。

除N501Y之外，B.1.1.7还有16个其他突变，可能以其他方式使病毒受益。它们也可能是中性突变，无论哪种方式都无效。它们可能像旧行李一样世代相传。科学家正在进行实验，以找出每种突变的情况。

B.1.1.7谱系中的一个神秘突变删除了刺突蛋白中的第69和70个氨基酸。实验表明，这种删除使冠状病毒能够更成功地感染细胞。它可能会改变刺突蛋白的形状，从而使抗体难以附着。

研究人员称其为重复缺失区，因为基因组的同一部分已在冠状病毒的不同谱系中重复缺失。 H69–V70缺失也发生在一个变异体中，该变异体在丹麦和其他国家感染了数百万只貂。科学家开始发现许多这样的区域，这些区域可能在病毒的未来进化中起重要作用。

在另一个重复缺失区域中，许多冠状病毒谱系缺失了刺突蛋白中的第144位或第145位氨基酸。突变的名称来自通常位于蛋白质中那些位置的两个酪氨酸（Y）。

像H69–V70缺失一样，Y144 / 145出现在尖峰的边缘。它还可能使抗体更难粘附在冠状病毒上。

此突变将冠状病毒尖峰茎上的氨基酸从P变为H：

当刺突蛋白组装在冠状病毒表面时，它们还没有准备好附着在细胞上。人类酶必须首先切掉穗状茎的一部分。 P681H突变可能使酶更容易到达需要切割的位点。

像N501Y一样，除B.1.1.7之外，其他冠状病毒谱系中也出现了P681H突变。但是，很少有一个血统会携带两个突变。

ORF8是一种小蛋白质，其功能仍然神秘。在一项实验中，科学家删除了这种蛋白质，发现冠状病毒仍然可以传播。这表明ORF8对复制不是必不可少的，但与丢失蛋白质的突变体相比，它可能仍具有一定的竞争优势。

但是一个B.1.1.7突变将第27个氨基酸从Q更改为遗传终止标志：

当受感染的细胞生成ORF8蛋白时，它会在此突变处停止，仅留下26个氨基酸长的树桩：

研究人员认为该ORF8树桩无法正常工作。但是，如果丢失蛋白质会使B.1.1.7处于不利地位，则其他突变（如N501Y）的优势可能会弥补这一损失。

停止点之后，ORF8中出现了另外两个B.1.1.7突变，将R更改为I，将Y更改为C：

B.1.1.7于11月下旬在英国首次亮相。研究人员回顾了较早的样本，发现第一份证据可追溯至9月20日，该样本取自伦敦附近的一名患者。

现已在包括美国在内的50多个国家中检测到B.1.1.7世系。英国对B.1.1.7的激增采取了严格的封锁措施，其他国家则试图通过旅行限制来防止其扩散。

据估计，B.1.1.7的传输能力比其他变体高约50％。联邦卫生官员警告说，到3月，它可能会成为美国的主要变种。它并不比其他形式的冠状病毒致命。但是，由于它可以引起更多的感染，因此可能导致更多的死亡。

在至少14个州中已检测到B.1.1.7，但是美国没有用于确定其传播范围的国家监视计划。

许多研究人员怀疑B.1.1.7在一个人中获得了许多突变。免疫系统较弱的人可能会感染复制型冠状病毒达数月之久，使该病毒积累许多额外的突变。

当这些患者接受包含冠状病毒抗体的恢复期血浆治疗后，自然选择可能会偏爱带有突变的病毒，这些突变会使他们逃脱攻击。一旦B.1.1.7世系进化出一系列突变，它就可能能够更快地在人与人之间传播。

D614G是最早引起科学家关注的突变之一。它在大流行初期在中国出现，可能有助于该病毒更容易传播。在许多国家，D614G谱系逐渐成为冠状病毒人群的主宰者。 B.1.1.7源自D614G世系。

在南非发现的最新变种迅速传播到其他几个国家。它被称为501Y.V2，是B.1.351血统的一部分。该变体具有八个突变，可改变刺突蛋白中的氨基酸。在这些突变中有N501Y，它有助于使刺突更紧密地锁在人体细胞上。

在世界范围内的临床试验中，这些变体均不能帮助冠状病毒逃避许多冠状病毒疫苗。辉瑞-BioNTech疫苗产生的抗体能够锁定具有N501Y尖峰突变的冠状病毒尖峰，从而防止病毒感染实验室中的细胞。

专家强调，这种病毒进化到足以避免使用目前的疫苗的过程可能需要花费很多年，并且还要进行更多的突变。

资料来源：Andrew Rambaut等，病毒学。 Scripps研究公司的Andrew Ward；特雷弗·贝德福德（Trevor Bedford），nextstrain.org；匹兹堡大学医学院的Paul Duprex； Houriiyah Tegally等，medRxiv;性质;疾病预防与控制中心;调查新型冠状病毒单倍型的全球报告。 Ward Lab，Scripps Research的Spike模型。中国科学院丛实验室的尖峰受体模型。密歇根大学Yang Zhang研究小组的ORF8模型。吉恩·凯斯（Gene Keyes）制作的Cahill-Keyes地图投影