[发明专利]病毒适应人类宿主的突变位点的预测方法及其应用

说明书

本发明公开了病毒适应人类宿主的突变位点的预测方法及其应用。具体涉及与病毒适应人体宿主的适应性突变及其作为药物靶标和生物标志物的应用。本发明首次发现动物宿主冠状病毒存在被人肺组织miRNA攻击的靶点，人冠状病毒通过适应性突变丢失这些基因组上的靶点而获得在人类宿主中传播的能力。本发明提供的冠状病毒适应性突变的位点可以用于治疗或预防冠状病毒感染的药物设计靶标，以及检查冠状病毒宿主范围的生物标志物。同时，本发明提供的预测病毒基因组上受宿主miRNA攻击靶点的算法可以用于预测各种病毒的RNAi敏感靶点，开发治疗和预防相应的病毒感染的药物设计靶标以及宿主范围检查生物标志物。

技术领域

本发明涉及病毒遗传学和细胞生物学领域，具体地说，涉及病毒适应人类宿主的突变位点的预测方法及其应用。

背景技术

SARS-CoV-2(或hCov-19)是COVID-19的致病性病毒。SARS-CoV-2是已知冠状病毒属中以人类为宿主的第七种病毒。其他六种疾病包括能导致严重的急性呼吸系统综合症的SARS和MERS，以及四种(OC43、229E、NL-63和HKU-1)通常导致类似普通感冒症状的轻度呼吸系统感染的病毒。除了人类以外，冠状病毒的寄主包括多种哺乳动物，大多数人类冠状病毒被认为起源于以蝙蝠为寄主的毒株。然而至今，冠状病毒在不同宿主之间迁移的机制以及其基因组中的何种适应性突变导致其适应在人群中传播，仍有许多未知之处。

SARS-CoV-2作为一种正链单链RNA病毒，其RNA一旦被释放到细胞浆中，就会暴露于宿主细胞的大量RNA分子中，这些分子有可能与病毒RNA中的互补序列发生杂交。RNA干扰(RNAinterference，RNAi)就是真核生物利用RNA链的这一杂交特性抵御病毒或移动原件入侵的古老防御机制，已在植物和无脊椎动物中被广泛证明。在这一机制中，20-30nt的具有不同的序列和丰度小RNA，通过杂交与长链RNA分子形成双链RNA，然后诱导双链RNA酶将杂交体降解成小片段。

在哺乳动物中，内源性小RNA(miRNA)在抵御病毒方面的作用尚未得到充分证实，虽然RNAi系统在哺乳动物中基本上保持完整，并可以通过类似于防御病毒的分子机制调节内源性基因表达。此外，许多生物学研究已经证明，只要细胞中的内源性或外源性microRNA(称为miRNAs或siRNAs)与病毒中的靶标序列互补，都能强烈抑制病毒的复制和在宿主个体间的传播。因此，人体宿主肺组织miRNA可能是一种防御冠状病毒感染的重要机制，而冠状病毒可以通过适应性突变，不再与人miRNA形成杂交，从而能够在人肺细胞中复制并传播。这些适应性突变在流行病学建模、药物设计、疫苗开发中都有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供病毒适应人类宿主的突变位点的预测方法及其应用。

本发明的另一目的是提供冠状病毒适应人类宿主的突变位点及其应用。

为了实现本发明目的，第一方面，本发明提供一种病毒适应人类宿主的突变位点的预测方法，包括：

1)将来自动物体的病毒基因组序列与人类miRNA数据库进行比对，利用miRanda算法找出病毒基因组上与人类miRNA互补的靶序列，且靶序列与相应miRNA杂交的最小自由能≤-25kcal/mol，形成靶序列集合I；

2)将分离自人体的病毒变体基因组序列与人类miRNA数据库进行比对，利用miRanda算法找出病毒变体基因组上与人类miRNA互补的靶序列，且靶序列与相应miRNA杂交的最小自由能≤-25kcal/mol，形成靶序列集合II；

3)从只存在于靶序列集合I而不存在于靶序列集合II中的差异靶序列中筛选得到病毒适应人类宿主的突变位点，可将其作为可攻击病毒的潜在RNAi靶点。

其中，步骤2)中所述的病毒变体为步骤1)中所述病毒的人类适应株。即，步骤1)中的病毒为步骤2)中人类病毒的近缘的、动物源毒株，且动物源毒株与人类病毒基因组序列同源性在90％以上。