Das neue Hunde-Coronavirus springt mit einer Proteinverschiebung auf den Menschen über

Forscher haben eine Verschiebung beim Hunde-Coronavirus entdeckt, die auf ein mögliches Veränderungsmuster hinweist, das bei anderen Coronaviren gefunden wurde, und Hinweise darauf geben könnte, wie sie sich von Tieren auf Menschen ausbreiten.

Cornell-Wissenschaftler haben eine Verschiebung beim Hunde-Coronavirus identifiziert, die auf ein mögliches Veränderungsmuster hinweist, das bei anderen Coronaviren gefunden wurde, und die Hinweise darauf geben könnte, wie sie von Tieren auf den Menschen übertragen werden.

Ein neues Hunde-Coronavirus wurde erstmals bei zwei malaysischen menschlichen Patienten identifiziert, die 2017-18 eine Lungenentzündung entwickelten. Eine Gruppe anderer Wissenschaftler das Hunde-Coronavirus isoliertsequenzierte es und ihre Erkenntnisse veröffentlicht im Jahr 2021.

Ein Team unter der Leitung von Wissenschaftlern der Cornell und der Temple University hat nun ein Muster entdeckt, das im Terminus des Hunde-Coronavirus-Spike-Proteins erscheint – dem Teil des Virus, der den Eintritt in eine Wirtszelle ermöglicht: Das Virus infiziert sowohl den Darm als auch das Atmungssystem von den tierischen Wirt, ausschließlich das Atmungssystem des menschlichen Wirts zu infizieren.

Die Forscher identifizierten eine Veränderung im Terminus – bekannt als N-Terminus – eine Region des Moleküls mit Veränderungen, die auch in einem anderen Coronavirus nachgewiesen wurden, das von Fledermäusen auf Menschen übersprang und dort eine Erkältung verursachte.

Die Abhandlung „Recent Zoonotic Spillover and Tropism Shift of a Canine Coronavirus is Associated with Relaxed Selection and Putative Loss of Function in NTD Subdomain of Spike Protein“ wurde am 21. April 2022 im MDPI Journal veröffentlicht Viren.

„Diese Studie identifiziert einige der molekularen Mechanismen, die einem Wirtswechsel vom Hunde-Coronavirus zu einem neuen menschlichen Wirt zugrunde liegen, was auch für die Zirkulation eines neuen menschlichen Coronavirus wichtig sein könnte, von dem wir zuvor nichts wussten“, sagte Professor Michael Stanhope of Public and Ecosystem Health am College of Veterinary Medicine. Der Erstautor Jordan Zehr ist Doktorand im Labor des Co-Autors Sergei Kosakovsky Pond, Professor für Biologie am Institut für Genomik und Evolutionsmedizin der Temple University.

In der Studie verwendeten die Forscher hochmoderne molekulare Evolutionswerkzeuge, die in Ponds Labor entwickelt wurden, um zu beurteilen, wie der Druck der natürlichen Selektion die Entwicklung des Hunde-Coronavirus beeinflusst haben könnte.

Beim Menschen heißt der Hauptrezeptor, an den das Spike-Protein des Alphacoronavirus (die Gattung, zu der das Hunde-Coronavirus gehört) bindet, um in eine menschliche Zelle einzudringen, APN, aber es gibt auch Co-Rezeptoren. Einer dieser Co-Rezeptoren ist Sialic[{” attribute=””>acid, which is found in gastrointestinal cells in a variety of mammals. The researchers identified a region of the spike protein in the N-terminus called the O-domain, which is known for binding with sialic acid. In the analysis of the canine coronavirus found in the Malaysian patients, parts of the O-domain were changing in unique ways.

The canine coronavirus found in the Malaysian patients appeared to be in the process of losing its O-domain – but not completely. “But it has a molecular evolution history that suggests that the sialic acid binding region is no longer doing the same job,” Stanhope said. The researchers found evidence of “relaxed evolution,” where the pressures of natural selection become reduced, which facilitated the shift.

The researchers compared this shift and loss of the O-domain to other related coronaviruses. One, called transmissible gastroenteritis virus (TGEV), infects pigs and causes respiratory and intestinal disease. A variant of this pig virus, called porcine respiratory coronavirus, is almost identical to TGEV, but it has lost its O-domain and is entirely a respiratory pathogen. Similarly, a coronavirus known to cause common human colds originated in bats as a gastrointestinal virus, lost its O-domain, and jumped to a human host as a respiratory virus.

“So this is a pattern that seems to be repeating itself in coronavirus evolution and in particular in coronavirus evolution associated with these tropism shifts, where we go from a gastrointestinal infection originally and then jumping to an alternate host, where it’s now respiratory,” Stanhope said.

The same variant of canine coronavirus found in Malaysia was also reported in 2021 in a few people in Haiti, who also had respiratory illness. More study is needed to understand if the viral shifts and jumps to humans occurred spontaneously in different parts of the world or if this coronavirus, which would represent the eighth known human coronavirus, has been circulating for perhaps many decades in the human population without detection, Stanhope said.

The N-terminus domain of SARS-CoV2, which causes COVID-19

First identified in 2019 in Wuhan, China, Coronavirus disease 2019 (COVID-19) is an infectious disease caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). It has spread globally, resulting in the 2019–20 coronavirus pandemic.

” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>COVID-19, is receiving increasing attention from researchers, and this study provides additional rationale to focus on this specific area of the molecule.

Reference: ” Recent Zoonotic Spillover and Tropism Shift of a Canine Coronavirus Is Associated with Relaxed Selection and Putative Loss of Function in NTD Subdomain of Spike Protein” by Jordan D. Zehr, Sergei L. Kosakovsky Pond, Darren P. Martin, Kristina Ceres, Gary R. Whittaker, Jean K. Millet, Laura B. Goodman and Michael J. Stanhope, 21 April 2022, Viruses.
DOI: 10.3390/v14050853

Co-authors include Laura Goodman, assistant research professor in the Department of Public and Ecosystem Health and the Baker Institute for Animal Health; Gary Whittaker, professor of virology in the Department of Microbiology and Immunology; and Kristina Ceres, a doctoral student working closely with Stanhope and Goodman. Goodman and Whittaker are both part of the Cornell Margaret and Richard Riney Canine Health Center.

The study is funded by the U.S. Food and Drug Administration’s Veterinary Laboratory Investigation and Response Network and the National Institutes of Health.

(function(d,s,id){var js,fjs=d.getElementsByTagName(s)[0]; if (d.getElementById (id)) return; js = d.createElement (s); js.id = id; js.src = “https://connect.facebook.net/en_US/sdk.js#xfbml= 1 & version = v2.6 “; fjs.parentNode.insertBefore (js, fjs);} (document, ‘script’, ‘facebook-jssdk’));