猪急性腹泻综合征冠状病毒（SADS-CoV）是2017年在广东省新发现的猪肠道冠状病毒，引起新生仔猪呕吐、腹泻、脱水以及死亡。迄今，该病毒已经先后在广东、福建、江西和广西这四个省份的个别猪场检测，有可能威胁我国的生猪养殖产业及潜在感染人类。对于该病毒的起源，目前主流观点认为蝙蝠冠状病毒HKU2是其前体之一，但并不是它的直接来源。HKU2可能经过了一系列的演化行为，最终实现了从蝙蝠到猪的宿主转换，但是这个中间过程目前并不明晰。

作为最早发现并分离出SADS-CoV的课题组之一，华南农业大学兽医学院/岭南实验室黄耀伟教授（原任职浙江大学动物医学系）及其团队一直致力于该病毒病原生物学及与宿主互作的基础研究。近日，课题组在《JOURNAL OF MEDICAL VIROLOGY》（IF=20.69）发表题为“The origin and evolution of emerged swine acute diarrhea syndrome coronavirus with zoonotic potential”的文章（Yu et al., J Med Virol. 2023;95:e28672），通过综合分析系统发育、病毒-宿主共进化、重组、密码子以及病毒S蛋白序列与结构比对，探索和细化SADS-CoV的进化历程。

本研究收集了不同实验室报道的共13株SADS-CoV全长序列以及来自猫、狗、骆驼、人类、蝙蝠等多个物种的典型甲型冠状病毒，首先通过进化树确定了病毒间基本的系统发育关系。图1，选取的甲型冠状病毒整体分成了四个部分：SADS-CoV、HKU2、SADSr-CoV以及其他甲型冠状病毒。整体上看，SADS-CoV、HKU2和SADSr-CoV的进化距离比较接近。ORF1ab、S和全基因组的拓扑结构基本一致，而在以E-M-N基因构建的系统发育树中一株SADSr-CoV（MF094685）则出现了离群的现象。

HKU2，SADSr-CoV和SADS-CoV在密码子的使用模式上也非常接近（图2）。ENC-GC3s plot分析发现选取的甲型冠状病毒的ENC数值都大于40，表明它们在同义密码子的使用上存在轻微的偏差。HKU2，SADSr-CoV和SADS-CoV的ENC平均值逐渐提升，表明它们的密码子使用偏好性在逐步下降，提示这可能是它们提高宿主适应能力的一种方式。HKU2，SADSr-CoV和SADS-CoV更偏好使用以U结尾而不是以G结尾的同义密码子，在二核苷酸的使用频率和相对使用丰度上都表现出了低CpG和高UpG。

之前的研究发现CpG可以被宿主的免疫系统识别，脊椎动物可以识别DNA中CpG并通过TLR9（Toll-like receptor 9）通路去激活免疫应答；推测脊椎动物也可能可以通过类TLR9模式识别RNA中CpG。因此SADS-CoV的这种低CpG表达很可能是其免疫逃逸的一种方式。另外UpG被证明可以通过U-C转换变成CpG,因此SADS-CoV UpG的高表达可能是一种平衡CpG低表达的方式。这些宿主类型不同的病毒在密码子使用模式上如此接近可能是因为其跨种传播后尚未完全适应新的宿主环境。

在病毒-宿主共进化重建分析中，由于来自菊头蝠不同亚属的SADSr-CoV在进化过程中所起的作用并不相同，因此在本研究中将其按宿主进行了分类：其中从Rhinolophus sinicus鉴定出来的称为SADSr-CoV type I，从Rhinolophus affinis鉴定出来的称为SADSr-CoV type II。结果如图3，HKU2在Rhinolophilus sinicus亚属中不断演化，最终形成SADSr-CoV type I；SADSr-CoV type I跨种传播到Rhinolophilus affinis亚属形成SADSr-CoV type II，并最终演化为SADS-CoV，即HKU2 → SADSr-CoV type I → SADSr-CoV type II → SADS-CoV的演化路径。同时通过RDP和SIMPLOT重组分析，确定了在这个进化过程中，蝙蝠群落间病毒的频繁重组行为为其提供了动力。

在进化过程中，作为介导病毒入侵的重要蛋白——S蛋白，其一直在进行适应性的进化。从HKU2到SADSr-CoV type I，再到SADSr-CoV type II，它们在S蛋白上和SADS-CoV也越来越接近，表现在氨基酸突变位点以及结构差异的减少，这也与之前推测的进化路径一致。SADS-CoV在受体结合区域（RBM）上有比HKU2更突出的环状结构，这样的结构更容易去接触和识别细胞表面的受体，从而有利于SADS-CoV执行对应的功能。由此推测这是SADS-CoV而非HKU2可以识别猪细胞表面受体实现跨种传播的重要原因。SADSr-CoV在CTD的结构上已经和SADS-CoV几乎一致，因此本研究认为SADS-CoV对蛋白受体的识别和结合能力在这个阶段已经基本形成，它们主要的结构差异还是体现在NTD上，SADSr-CoV type I 有直立的多个螺旋结构，这种姿态很可能阻碍到受体的结合。SADSr-CoV type II的螺旋结构由直立状态变成了平躺状态，在该状态下会形成一个更深的口袋状结构，使得“口袋”中的多糖类受体识别区域更加难以触及（图3）。

综上所述，本研究进一步推导了SADS-CoV的进化历程（HKU2 → SADSr-CoV type I → SADSr-CoV type II→ SADS-CoV），分析了来自不同宿主的SADSr-CoV在进化过程中所起的作用。其中SADSr-CoV type I (MF094685, MF094686) 主要是充当一个“垫脚石”使HKU2渐进过渡到SADSr-CoV type II；而SADSr-CoV type II则可能是SADS-CoV的直接来源。本研究还进一步叙述了进化过程中的重组事件和S蛋白构象的转变。这些研究结果提供了一个关于SADS-CoV起源与进化的崭新视角，对未来可能出现的潜在SADS-CoV人畜共患病以及相关的公共卫生健康问题有一定帮助。

兽医学院/岭南实验室黄耀伟教授与岭南实验室青年研究员王斌博士为该论文共同通讯作者。本研究得到岭南实验室科研项目、广东省基础与应用基础研究基金资助。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jmv.28672

作者：俞德

编辑/审核：黄耀伟