《微生物与免疫学》课程教学课件（PPT讲稿）COVID-19 virus（2019-nCoV、SARS-CoV-2）

COVID-19 virus 2019-nCoV SARS-CoV-2) Introdution on Epidemics Molecular biology Immunology Origin,Evolution and Diversity 2020年4月

COVID-19 virus （ 2019-nCoV、SARS-CoV-2） 2020年4月 Introdution on Epidemics Molecular biology Immunology Origin、Evolution and Diversity

Epidemics Transmission:droplet and close contact Average latency:~5ds,range 1-14ds, suggested 14ds medical observation ·R0=2.20-3.58 ·Mode (3n-1) N= 2 N:infectious population;n:transmission generation;Ro:3

Epidemics • Transmission：droplet and close contact • Average latency：~5ds，range 1-14ds， suggested 14ds medical observation • R0=2.20-3.58 • Mode N= N: infectious population; n: transmission generation; R0 : 3 （3 n -1） 2

Molecular Biology ·Classfication: 尼多病毒目（巢病毒）(Nidovirales order) 冠状病毒科(Coronaviridae) 冠状病毒亚科CoV-subfamily coronavirinae) B-冠状病毒属(Betacoronavirus genus) sars-样冠状病毒亚属(Sarbecoronavirus subgenus) (A、B、C、D) COVID-19 (Coronal virus disease 19)Virus (B) previously named by time:WH-human isolate,SARS- CoV-2、2019-nCoV

Molecular Biology • Classfication: 尼多病毒目（巢病毒）（Nidovirales order） 冠状病毒科（Coronaviridae） 冠状病毒亚科CoV-subfamily coronavirinae） β-冠状病毒属（Betacoronavirus genus） sars-样冠状病毒亚属（Sarbecoronavirus subgenus） （A、B、C、D） COVID-19（Coronal virus disease 19）Virus（B亚属） previously named by time：WH-human isolate、SARS￾CoV-2、2019-nCoV

0.05 HCoV-229E HCoV-NL63 a-CoVs TGEV Bat-SL ZC45 Bat-SL ZXC21 相似性96% 2019-nCoV 病毒基因组 SARS-CoV 相似性79.6% 比对进行聚 B.CoVs MERS-CoV 类分析 HCoV-0C43 HKU-1 MHV-A59 IBV Y-CoVs SW1 HKU11 δ.CoVs HKU17 系统发育树状图 Phylogenetic tree

系统发育树状图 Phylogenetic tree 相似性96% 病毒基因组 相似性79.6% 比对进行聚 类分析

Probable Intermediate Bat、Pangolin(穿山甲)、Turtle、Snake、 Civet(灵猫)、dromedary(单峰驼) ·iron and Genome

• Probable Intermediate Bat、Pangolin（穿山甲）、Turtle、Snake、 Civet（灵猫）、dromedary（单峰驼） • Viron and Genome

100nm ⊙2o20 IVDC China CD0 COVID-19 virus (viron)by electron microscope

COVID-19 virus（viron）by electron microscope

Spike(S) Membrane(M) Nucleocapsid(N) 0 Envelope(E) Genome RNA FIGURE 1 Coronavirus particle.Coronaviruses are enveloped, nonsegmented,positive-sense single-stranded RNA virus genomes in the size ranging from 26 to 32 kilobases.The virion has a nucleocapsid composed of genomic RNA and phosphorylated nucleocapsid(N)protein, which is buried inside phospholipid bilayers and covered by the spike glycoprotein trimmer(S).The membrane(M)protein (a type lll transmembrane glycoprotein)and the envelope(E)protein are located among the S proteins in the virus envelope

COVID-19 RNA genome (+SSRNA) 29,904nt(bs) 21291(71.19%) 3822 828 228 669 186366 366 1260 117 UTR UTR 5 265 orf1ab ORF8 n ORF10 299 [:引导区(Leading sequence)保守、几个到几十个碱基 ORF:开放读码框(Open reading frame),实际是一个翻译单位 UTR:非编码区(Untranslated region)

COVID-19 RNA genome （+ssRNA） 5 ’ 3 ’ 29,904nt（bs） UTR UTR 265 299 21291(71.19%) orf1ab s 3822 ORF3a 828 e 228 m 669 ORF6 186 ORF7a ORF8 n ORF10 366 366 1260 117 :引导区（Leading sequence）保守、几个到几十个碱基 ORF：开放读码框（Open reading frame），实际是一个翻译单位 UTR：非编码区（Untranslated region）

Covid-19参考病毒株基因组及编码蛋白基本信息特征* RNA病毒 基因组 序号 基因名称 定位和长度(nt)（含 氨基酸数 终止密码) 编码蛋白(CDS) (aa) 终止密码 5'-UTR 1-265(265) 2 ORFlab gene 266-21555(212911 Orflab polyprotein (16 NS Prs, 7096 TAA replicase,etc) 3 s gene 21563-25384(38220 Surface(S)(structure Pr.) 1273 TAA 1= 4 ORF3a gene 25393-26220(828) ORF3a protein 275 TAA COVID 19 29904bpGenB 5 e gene 26245-26472(228 Envolope (E)(structure Pr.) 75 TAA SARS ank: coronavirus 6 m gene 26523-27191(669) Membrane (M)(structure Pr.) 222 TAA N908947.3A0 2、2019 7 ORF6 gene 27202-27387(186) ORF6 protein 61 TAA CESSION: nCoV) N908947 8 ORF7a gene 27394-27759(366)1 ORF7a protein 121 TAG 9 ORF8 gene 27894-28259(366) ORF8 protein 121 TAA 10 n gene 28274-29533(12607 Nucleocapsid (N)(structure Pr.) 19 TAA 11 ORF10 gene 29558-29674(117)0 ORF10 protein 38 TAG 12 3'-UTR 29675-29903(229) = 2 UTRs10 10 ORFs proteins4 Total ORFs9 494bp29133bp277bp 10 8TAAs(80%) structureproteins(S、E、M、N)I polyprotein,5 proteins? Prs9701aa 2TAGs(20%) spacers *Wu,F.,Zhao,S.,Yu,B.,et al.A new coronavirus associated with human respiratory disease in China Nature,2020,Vol579(12Mar),265-269 110个开放读码框，编码了二十多种蛋白，其中明确的有4个结构蛋白，分别是S、E、M和N蛋白。ORF1编码 了一个多聚体蛋白(S蛋白)，多重功能，与核糖体识别、基因组复制转录翻译有关。另有两个5'、3'-的 非编码区。在10个开放读码框(ORF)直接还存在长短不等的9个引导区(leading sequence)共计277bp。 (29904bp=29133+494+277) 2编码的氨基酸数=7096+1273+275+75+222+61+121+121+419+38=9701aa(基因=29103+30=29133bp) 35'、3'-UTR=265+229=494bp 4基因组有效长度共计：29133+494=29627bp(还有2776bp没有编码作用的间隔区=29904-29627=277bp)

Covid-19参考病毒株基因组及编码蛋白基本信息特征* RNA病毒 基因组 序号 基因名称 定位和长度(nt)（含 终止密码） 编码蛋白（CDS） 氨基酸数 （aa） 终止密码 COVID 19（ SARS coronavirus 2、2019 nCoV） 1- 29904bpGenB ank: N908947.3AC CESSION: N908947 1 5’-UTR 1-265（265） - - - 2 ORF1ab gene 266-21555（21291） Orf1ab polyprotein（16 NS Prs， replicase，etc） 7096 TAA 3 s gene 21563-25384（3822） Surface（S）（structure Pr.） 1273 TAA 4 ORF3a gene 25393-26220（828） ORF3a protein 275 TAA 5 e gene 26245-26472（228） Envolope（E）（structure Pr.） 75 TAA 6 m gene 26523-27191（669） Membrane（M）（structure Pr.） 222 TAA 7 ORF6 gene 27202-27387（186） ORF6 protein 61 TAA 8 ORF7a gene 27394-27759（366） ORF7a protein 121 TAG 9 ORF8 gene 27894-28259（366） ORF8 protein 121 TAA 10 n gene 28274-29533（1260） Nucleocapsid（N）（structure Pr.） 419 TAA 11 ORF10 gene 29558-29674（117） ORF10 protein 38 TAG 12 3’-UTR 29675-29903（229） - - - Total 2 UTRs10 ORFs9 spacers 494bp29133bp277bp 10 ORFs proteins4 structureproteins（S、E、M、N）1 polyprotein，5 proteins？ 10 Prs9701aa 8 TAAs（80%） 2 TAGs（20%） *：Wu,F., Zhao,S., Yu,B.，et al.A new coronavirus associated with human respiratory disease in China. Nature，2020，Vol579（12 Mar），265-269 1 10个开放读码框，编码了二十多种蛋白，其中明确的有4个结构蛋白，分别是S、E、M和N蛋白。ORF1编码 了一个多聚体蛋白（NS蛋白），多重功能，与核糖体识别、基因组复制转录翻译有关。另有两个5’、3’-的 非编码区。在10个开放读码框（ORF）直接还存在长短不等的9个引导区（leading sequence）共计277bp。 （29904bp=29133+494+277） 2 编码的氨基酸数=7096+1273+275+75+222+61+121+121+419+38=9701aa（基因=29103+30=29133bp） 3 5’、3’-UTR=265+229=494bp 4 基因组有效长度共计：29133+494=29627bp（还有2776bp没有编码作用的间隔区=29904-29627=277bp）

Infection,Genetics and Evolution 81 (2020)104260 China/WE001/2020/EPI ISL 40671 Australia/VIC01/2020/EPI ISL 4 GGTTCGCGACGTGCTCGTACGTGGCTTTGGAGACTCCGTGGAGGAGGTCTTATCAGAGGCACGTCAACATCTTAAAGATGG U5A/M1/2020/EPI ISL_408670 GGTTCGCGACGIGCTCGTACGIGGCTTIGGAGACTOCGIGGAGGAGGTCTTATCAGAGGCACGTCAACATCTTAAAGATGG 3apam/1/1-004/2020/EFI15L40 GGTICGCGACGIGCTCGTACGIGOCTTT TCAGAGGCACGTCAACAICTTAAAGATGO France/IDP0373/2020/EPI ISL 40 GGTTCGCGACGTGCTCGTACGTGGCTTTGGAGACTOCGIGGAGGAGGTCTTATCAGAGGCACGTCAACATCTTAAAGATGC Germany/BavPat1/2020/EPI ISL4 Deletion Membrane Nucleocapsid ORFlab polyprotein 3 Spike Deletion Deletion China/WE001/2020/EPI ISL 40671 Envelope Australia/VIC01/2020/EPI ISL 4 TGGATGAATTCATTGAACGGTATAAATTAGAAGGCTATGCCTTCGAACATATCGTTTATC OSA/WI1/2020/EPI ISL 408670 Japan/AI/I-004/2020/EPI ISL 40 TGGATGAATTCATTGAACGGTATAAATTAGAAGGCTATGCCTTCGAACATATCGTTTATC France/IDF0373/2020/EPI ISL 40 TGGATGAATTCATTGAACGGTATAAATTAGAAGGCTATGCCTTCGAACATATCGTTTATO Gernany/BavPat1/2020/EPI ISL 4 TGGATGAATTCATTGAACGGTATAAATTAGAAGGCTATGCCTTCGAACATATCGTTTATC China/NH001/2020/37I I5L 40671 GAGCCAOCACATTTICAOCGAGOOCACGOOGAGTACGATOGATOTACAGTGAACAATGCTAOGGAGAG Ansra/VI01/220/ISLGACCACCACA TACAGTGAACAATGCTAGGGAGAGC USA/IL1/2020/1 ISL 404233 GAGCCACCACATTTICAOOGACOOCACGOOGATACGATOGAGTACAGNGAACAANGCTACOGAGAGC Japan/AI/I-004/2020/EPI ISL 40 GAGCCACCACATTTTCAOCGAGGCCACGOGGAGTACGATOGAGTGTACAGTGAACAATGCTAGOGAGAGC Prance/IDP0373/2020/EPI ISL 40 GAGCCACCACATTTTCAOCGAGOOCACGOGGA3TACGATOGAGTGTACAGTGAACAATGCTACOGAGAGC Fig.1.Genomic organization of SARS-CoV-2 and pairwise nucleotide sequence alignment showing deletions in the ORFlab polyprotein and in the 3'end of the genome