COVID-19: Aтакува 1-бета хемоглобиновата верига и се свързва с порфирина, като инхибира метаболизма на човешкия хемопротеин и превръщането му в порфирин

Източник: https://doi.org/10.26434/chemrxiv.11938173.v7

Превод: д-р Даниела Василева

Submitted date: 07/04/2020 • Posted date: 09/04/2020
Licence: CC BY-NC-ND 4.0
Citation information: wenzhong, liu; hualan, Li (2020): COVID-19: Attacks the 1-Beta Chain of Hemoglobin and Captures the Porphyrin to Inhibit Human Heme Metabolism. ChemRxiv. Preprint.
Wenzhong, Liu; Hualan, Li (2020): COVID-19: Attacks the 1-Beta Chain of Hemoglobin and Captures the Porphyrin to Inhibit Human Heme Metabolism. ChemRxiv. Preprint.

Новата коронавирусна пневмония (COVID-19) е инфекциозна остра респираторна инфекция, причинена от новия коронавирус. Вирусът притежава положителна РНК верига хомолог на  коронавируси, отикрити при прилеп. В това проучване са използвани консервативен домейн анализ, хомологично моделиране и молекулярно докиране за сравняване на биологичните функции на някои протеини на новия коронавирус. Резултатите показват, че ORF8 и повърхностният гликопротеин могат да се свързват съответно с порфирина. В същото време, протеините orf1ab, ORF10 и ORF3a могат да координират атаката срещу хема върху 1-бета веригата на хемоглобина, за да се дисоциира железната молекула и да образува порфирина. Атаката ще предизвика намаляване на нивата на хемоглобин, който може да пренася кислород и въглероден диоксид. Белодробния паренхим е инфектиран и възпален и поради невъзможността да обменя въглероден диоксид и кислород, което в крайна сметка води до изображенията на бели дробове, „тип матово стъкло“. Според валидиращия анализ на тези данни, хлорохинът може да попречи на orf1ab, ORF3a и ORF10 да атакуват хема за образуване на порфирин и да инхибират свързването на ORF8 и повърхностните гликопротеини с порфирините до известна степен и така ефективно да облекчи на симптомите на респираторен дистрес. Тъй като способността на хлорохин да инхибира структурните протеини не е доказана категорично, терапевтичният ефект върху различните хора може да бъде различен. Фавипиравир може да инхибира синтеза на протеини от обвивката на вируса и протеина ORF7a, които се свързва с порфирин,  и така пречи на вируса да навлезе в клетките на гостоприемника и да свързва свободни порфирини. Този документ е предназначен само за академични дискусии, коректността трябва да бъде потвърдена от други лаборатории. Поради страничните ефекти и алергичните реакции на лекарства като хлорохин, моля, консултирайте се с квалифициран лекар за подробности за лечението и не приемайте лекарството сами.

Ключови думи: Коронавирус; Респираторен дистрес; бял дроб тип матово стъкло; Е2 гликопротеин; ORF8; orf1ab; хлороквин; кръв; Диабет; Флуоресцентен резонансен пренос на енергия; Древен вирус; Цитокинова буря

1. Въведение

Новата коронавирусна пневмония (COVID-19) е остра респираторна инфекциозна болест. Пациентите с коронавирусната пневмония имат висока температурата над 38 градуса, суха кашлица, умора, задух, затруднено дишане и беодробна картина, подобн на матово стъкло  1-3. Голямо количество мукус може да бъде открито по време на аутопсия, без вирусни включвания. Тази пневмония е описана за първи път през декември 2019 г. на пазара за Южнокитайска морска храна, провинция Хубей, Китай 4. Заболяването се силно заразно5,6. Сега броят на заразените достигна десетки хиляди по целия свят, а заразените хора не са различават по расова и национална принадлежност.

Изследователите извършиха тестове за изолиране на вируса и секвениране на рибонуклеинова киселина, за да потвърдят, че е заболяването е причинено от нов вид коронавирус 7,8. Отбелязва се, че нуклеиновата киселина на новия коронавирус е положителна верига RNA 8. Структурните му протеини включват: Spike Protein (S), протеин на обвивката (E), мембранен протеин (M) и нуклеокапсиден фосфопротеин. Транскрибираните неструктурни протеини включват: orf1ab, ORF3a, ORF6, ORF7a, ORF10 и ORF8. Новият коронавирус е подобен на коронавируса при прилепи 9,10 и има значителна хомология с вируса на SARS 11,12. Изследователи са изследвали функцията на новите коронавирусни структурни и някои неструктурни протеини 13, 14. Но новият коронавирус има някои възможни геномни характеристики, някои от които водят до заразяване при човека 15,16. Например, CoV EIC (протеиновият йонен канал на обвивката на коронавирус) участва в модулирането на отделяне на вирион и взаимодействието на CoV – с гостоприемника 17. Spike, ORF8 и ORF3a протеините се различават значително от другите известни  SARS подобни коронавируси и те имат различна патогенност и предаване от SARS-CoV 18. По-ранни проучвания установяват, че новият коронавирус навлиза в епителните клетки чрез шиповия протеин, взаимодействащ с протеина на човешкия АСЕ2 на повърхността на клеткат, причинявайки инфекция при човека. Въпреки това, структурният анализ на шиповия протеин (S) на новия коронавирус разкрива, че S протеинът се свързва слабо слабо с ACE2 рецептора в сравнение със SARS коронавирус 19. Поради ограниченията на съществуващите експериментални методи, специфичните функции на вирусни протеини като ORF8 и повърхностен гликопротеин все още не са ясни. Механизмът на патогенност на новия коронавирус остава загадка 20.

По литературни данни за биохимичните изследвания на 99 пациенти с новата коронавирус пневмония, се наблщдава необичайното явление на въздействие на коронавируса върху метаболизма на  хемоглобина. Този доклад показва, че количеството на хемоглобина и неутрофилите при повечето пациенти е намалял, а стойностите на серумния феритин, скоростта на утаяване на еритроцитите, С-реактивен протеин, албумин и лактат дехидрогеназа на много пациенти се увеличават значително. Тази следа предполага, че хемоглобинът намалява, а хемът се увеличава и организмът трупа твърде много вредни железни йони, което предизвика възпаление в организма и се повиши С-реактивния протеин и албумин. Клетките реагират на стрес поради възпаление, произвеждайки големи количества серумен феритин за свързване на свободни железни йони за намаляване на щетите. Хемоглобинът се състои от четири субединици, 2-α и 2-β, и всяка субединица има свързан с желязо хем 22,23. Хемът е важен компонент на хемоглобина. Той е порфирин, съдържащ желязо. Структурата без желязо се нарича порфирин. Когато желязото е двувалентно, хемоглобинът може да освободи въглероден диоксид и да улавя кислородни атоми в алвеоларните клетки, а желязото се окислява до тривалентно. Когато хемоглобинът стане достъпен за други клетки в тялото чрез кръвта, той може да освободи кислородни атоми и да улавя въглероден диоксид, а желязото се редуцира до двувалентно.

Няма особено ефективни лекарства и ваксини за контрол на заболяването 24. Въпреки това, има няколко стари лекарства, открити в най-новите клинични проследявания, които могат да инхибират някои функции на вируса, например, хлорохин фосфат има определен ефект върху новата коронавирусна пневмония 25. Хлорохин фосфатът е антималарийно лекарство, което се използва клинично повече от 70 години. Експериментите показват, че заразените от малария еритроцити могат да натрупат голямо количество хлорохин. Лекарството води до смърт на паразити поради недостатъчни аминокиселини в растежа и развитието на паразита. Терапевтичният ефект на хлорохин фосфат върху новата коронавирусна пневмония предполага, че тя може да бъде тясно свързана с анормалния метаболизъм на хемоглобина. Междувременно една подробност, която можем да забележим е, че хлорохинът също е често използвано лекарство за лечение на порфирия 26,27.

Следователно смята се, че взаимодействието между вирусните протеини и порфирините ще предизвика редица патологични реакции при хора, като например намаляване на хемоглобина. Поради тежката епидемия и съществуващите условия с ограничени експериментални методи за тестване на функциите на протеините е от голямо научно значение да се анализира функцията на протеините на новия коронавирус чрез методите на биоинформатиката.

В това проучване бяха използвани методи за прогнозиране на запазени домейни, хомологично моделиране и молекулярни докинг методи за анализ на функциите на свързани с вируса протеини. Това изследване установи, че ORF8 и повърхностният гликопротеин имат способността да се комбинират с порфирин, за да образуват комплекс, докато orf1ab, ORF10, ORF3a координирано  атакуват хема върху 1-бета веригата на хемоглобина, за да дисоциира желязото и образуват порфирин. Този механизъм на вируса инхибира нормалния метаболитен път на хема, след което дебютират симптомите на заболяването.  С оглед получените вече резултати от изследвания, ние също проверихме ролята на хлорохин фосфат и Favipiravir чрез молекулярна докинг технология.

2. Материали и методи

2.1 Използвани данни.

Протеиновите последователности бяха изтеглени от NCBI: Всички протеини на новия коронавирус от Ухан -Хем-свързващ протеин; Хемеоксидаза. Протеиновите последователности бяха използвани за анализ на консервирани домейни.

Всички протеини на новия коронавирус на Ухан бяха използвани за конструиране на триизмерни структури чрез хомологично моделиране.

В същото време PDB файловете бяха изтеглени от базата данни на PDB: Кристална структура на MERS-CoV nsp10_nsp16 комплекс – 5yn5; Човешки окси-хемоглобин 6bb5; човешки деоксихемоглобин 1a3n; 0TX; RP. MERS-CoV nsp10_nsp16 комплекс – 5yn5 е използван за хомологично моделиране. HEM, 0TX и 1RP бяха използвани за молекулно докиране. Два окси-хемоглобина бяха използвани за докиране на протеин.

2.2 Биоинформатичен анализ.

Извършена е поредица от биоинформатичен анализ въз основа на публикувани биологични протеинови последователности в това проучване. Стъпките са илюстрирани на Фигура 1: 1. Запазените домейни на вирусните протеини се анализират от MEME 28-30 Онлайн сървър. Консервираните домейни бяха използвани за прогнозиране на разликите във функциите на вирусни протеини и човешките протеини. 2.Триизмерната структура на вирусните протеини е конструирана чрез хомологично моделиране на Swiss-model 31,32. Когато дължината на последователността е над 5000nt, се използва инструментът за моделиране на хомологията на Discovery-Studio 2016. 3. Използвайки молекулярна докинг технология (инструмент LibDock) на Discovery-Studio 201633, се симулира рецептор-лиганд докиране на вирусни протеини с човешки хем (или порфирин). В зависимост от резултатите от биоинформатичния анализ е конструиран модел на жизнения цикъл на вируса и е предложена свързаната със заболяването молекула.

Работният процес се основава на еволюционни принципи. Методът за моделиране на хомологията използва принципа, че сходната първична структура на протеиновите последователности има подобна пространствена структура. Молекулната докинг технология е изградена върху хомологично моделиране или триизмерно молекулно моделиране.

2.3 Анализ на консервирания домейн.

MEME Suite е онлайн уебсайт, който интегрира много модели за прогнозиране и пояснителни бележки. Алгоритъмът за максималнa вероятност (EM) е основа за идентифициране на структурата на MEM. Структурата е запазен домейн от малка последователност в протеина. След отваряне на онлайн инструмента MEME, интересните протеинови последователности се обединяват в текстов файл и форматът на файла остава fasta. След това избираме броя структури, които искаме да намерим, и натиснеме бутона „Отиди“. В края на анализа запазените домейни се показват след щракване върху линка.

2.4 Хомологично моделиране.

SWISS-MODEL е напълно автоматичен хомологичен моделиращ сървър за структурата на протеина, до който можете да получите достъп чрез уеб сървър. Първата стъпка е да въведете SWISS MODEL, да въведете последователността и да кликнете върху „Шаблон за търсене“, за да извършите обикновено търсене на шаблон. След приключване на търсенето можете да изберете шаблон за моделиране. Ще се извърши търсене на шаблон чрез щракване върху „Модел на изграждане“ и модел на шаблон се избира автоматично. Както се вижда, бяха потърсени няколко шаблона, след което бяха изградени многобройни модели. Тук е избран просто модел. Моделът във формат PDB се изтегля и визуализира във VMD. SWISS-MODEL моделира само протеинови модели с дължина на последователността по-малка от 5000nt. Можете да използвате инструмента за моделиране на хомология на Discovery-Studio, за да моделирате, където протеиновата последователност надвишава 5000nt. Преди да използвате Discovery-Studio за моделиране на хомологията на неизвестен протеин (като orf1ab), файлът на pdb структурата на протеина на шаблона, като MERS-CoVnsp10_nsp16 комплекс 5yn5, трябва да бъде изтеглен от базата данни PDB. След това инструментът за подравняване на последователността на Discovery-Studio се използва за подравняване на хомоложни последователности между 5yn5 и orf1ab. Тогава файлът на пространствената структура на orf1ab е конструиран на базата на протеина на шаблон 5yn5.

2.5 Молекулна докинг технология.

Молекулният докинг е процесът на намиране на най-добрия модел на съвпадение между две или повече молекули чрез геометрично съвпадение и енергийно съответствие. Стъпките за използване на молекулно докиране на LibDock с Discovery-Studio са следните:

1. Изготвяне на лиганд модел. Отворете файл на лиганда, като HEM, и щракнете върху „Подгответе лиганди“ в подменюто „Док лиганди“ на менюто „Рецептор-лиганд взаимодействия“, за да генерирате хеме-лиганд модел за докинг. Първо изтрийте FE (железен атом) в HEM и след това щракнете върху бутона „Подгответе лиганди“, след това ще бъде генериран моделът на порфиринов лиганд. Когато се отвори 0 XT, кликнете отново „Подгответе лиганди“, за да получите модела на хлорохин лиганда.

2. Подгответе модел на протеинови рецептори. Отворете pdb файла на протеина (генериран от хомологично моделиране) и щракнете върху „Подгответе протеин“ в подменюто „Док лиганди“ на менюто „Рецептор-лиганд взаимодействия“, за да генерирате модел на протеинови рецептори за докинг.

3. Задайте параметри на докинг, за да постигнете докинг. Изберете генерирания модел на протеинови рецептори. От подменюто „Дефиниране и редактиране на сайт за свързване“ в менюто „Рецептор-лиганд взаимодействия“ кликнете върху „От рецептор кухини“. На схемата на протеиновите рецептори се появява червена сфера. След като щракнете с десния бутон върху червената сфера, можете да промените радиуса й. След това в менюто „Рецептор-лиганд взаимодействия“ изберете „Dock Ligands (LibDock)“ в подменюто „Dock Ligands“. В изскачащото поле изберете лиганда като новосъздадения модел на лиганда-ВСИЧКИ и изберете рецептора като новосъздадения модел на рецептора-ВСИЧКИ и сферата на сайтовете като току-що създадената сфера. Накрая щракнете върху RUN, за да започнете докирането.

4. Изчислете енергията на свързване и изберете модел с най-голяма енергия на свързване. След завършването на докинга ще се покажат много места на лиганда. Отворете докирания изглед и щракнете върху бутона „Caculate Binding Energies“в подменюто „Dock Ligands“ от менюто „Receptor-Ligand Interactions“. В изскачащото поле изберете рецептора като стойност по подразбиране, изберете лиганд като докиран модел -ALL и започнете да изчислявате енергията на свързване. Накрая, сравнете енергията на свързване и изберете модел с най-голямата енергия на свързване. Колкото по-добра е стабилността на комплекса, толкова по-голяма е енергията на свързване.

5. Експортирайте общия изглед на секцията. За докирания изглед, след като зададете стила на показване на зоната на свързване, щракнете върху бутона „Покажи 2D карта“ в подменюто „View Interaction“ на менюто „Receptor-Ligand Interaction“, за да изскочите изгледа на секцията за свързване. Този изглед може да бъде запазен като файл със снимки.

2.6 Технология за докинг на протеини.

ZDOCK на Discovery-Studio е друг инструмент за докиране на молекули за изучаване на протеиновите взаимодействия. Използвахме го за изследване на атаката на хемоглобина от вирусни неструктурни протеини. По-долу е докирането на orf1ab и хемоглобин, както и други методи на докиране с вирусни неструктурни протеини са същите. След отваряне на PBD файлове на човешки Oxy-Hemoglobin 6bb5 и orf1ab протеин, щракнете върху бутона „Докиране на протеини (ZDOCK)“ на „Докиране и анализ на протеинови комлекси“ в менюто „макромолекули“. В изскачащия интерфейс изберете Human Oxy-Hemoglobin 6bb5 като рецептор, orf1a като лиганд, след което щракнете върху бутона „Run“. След като компютърът приключи с изчисленията, кликнете върху интерфейса „proteinpose“ и изберете позите и клъстера с най-високата оценка на ZDOCK. Той може да получи позицията на orf1ab в човешкия окси-хемоглобин 6bb5. Deloxy HUMAN HEMOGLOBIN 1a3n има подобен модел на скачване с протеин orf1ab.

3 РЕЗУЛТАТИ.

3.1. Вирусни структурни протеини, свързващи порфирин

При хората хемоглобинът се разгражда на глобин и хема. Хем е съставен от порфирин и железен йон, а железният йон е в средата на порфирина. Хемът е неразтворим във вода и може да се комбинира с протеини, свързващи хема, за да образува комплекс и да се транспортира до черния дроб. Порфиринът се разгражда до билирубин и се отделя от жлъчния мехур, а желязото в молекулата може да се използва повторно от организма. Ако вирусните протеини могат да се свържат с порфирина на хема, те трябва да имат сходна способност за свързване с протеина, свързан с хема, с други думи, трябва да имат сходни домейни. За да се изследва свързването на протеини от вируса и порфирин, в тази статия са приложени следните методи за биоинформатика.

Първо, онлайн сървърът на MEME беше използван за търсене на запазени домейни във всеки протеини на вирусна структура и протеин, свързващ човешкия хема (ID: NP_057071.2 хе-свързващ протеин 1, ID: EAW47917.1 хе-свързващ протеин 2). Фигура 2 представя, че три вирусни протеина (повърхностен гликопротеин, протеин от обвивката и нуклеокапсиден фосфопротеин) и протеини, свързващи хема, имат запазени домейни, но мембранният гликопротеин няма запазени домейни. P-стойностите са ниски и  статистически значими. Домените в три вирусни протеина са различни, което предполага, че способността на структурния протеин да свързва порфирин може да е леко различна. Мембранният гликопротеин не може да се свърже с порфирин.

След това онлайн сървърът на швейцарския модел моделира повърхностните гликопротеини, за да създаде триизмерна структура и се избират два вида файлове, базирани на шаблоните Spike и E2. 3D-структурният файл на heme беше изтеглен от базата данни PDB.

В крайна сметка Discovery-Studio реализира молекулярно докиране на повърхностни гликопротеини и порфирин. Свързването на Spike протеина с хема (и порфирин) се провали първоначално. Е2 гликопротеин (фигура 3.А) се получава от шаблони 1zva.1.A. Докирането на Е2 гликопротеин и хема също беше без резулатат. Когато желязният йон беше отстранен, хемът се превърна в порфирин, много видове докинг бяха финализирани между Е2 гликопротеин и порфирин. При изчисляването на енергията на свързване бе приета докинг модел с най-висока енергия на свързване (7,530,186,265.80kcal / mol). Резултатът от скачването е показан на Фигура 4.А-1, която е молекулен модел на Е2 гликопротеин, който се свързва с порфирина.

Анализът на обвивката на протеина използва същите методи. Шаблонът 5×29.1.A беше избран като шаблон за 3D структура на протеина на обвивката (Фигура 3.В). Discovery-Studio откри няколко вида докинг на протеина на обвивката и порфирина, където бе избрана докинг поза с най-висока енергия на свързване (219,317,76kcal / mol). Фигура 4.В-1 показва докинг резултата, който е молекулярният модел на свързване на протеина на обвивката с порфирин. Фигура 4.В-2 е двуизмерен изглед на свързващия участък, където 18 аминокиселини от протеина на обвивката взаимодействат с порфирина.

Същите методи бяха използвани за анализ на нуклеокапсидния фосфопротеин. Образецът на нуклеокапсидния фосфопротеин беше 1ssk.1.A (фигура 3.В). Discovery-Studio осигурява свързването между нуклеокапсидния фосфопротеин и порфирина с най-висока енергия на свързване (15,532,506.53kcal / mol). Фигура 4.С-1 показва докинг резултата, който е молекулярният модел на нуклеокапсидния фосфопротеин, който се свързва с порфирина. Фигура 4.С-2 е двуизмерен изглед на свързващия участък, където 22 аминокиселини от нануклеокапсид фосфопротеин са свързани с порфирина. Мембранният протеин се получава от шаблони 1zva.1.A. Свързването на мембранния протеин с хема (и порфирин) не се осъществява. Тези резултати сигнализират, че повърхностният гликопротеин, протеина от обививката и нуклеокапсидният фосфопротеин могат да се свържат с порфирина и да образуват комплекс.

Установено е, че енергията на свързване на протеина в обвивката е най-ниската, енергията на свързване на Е2 гликопротеин е най-високата, а енергията на свързване на нуклеокапсидния фосфопротеин е средна по стойност. Това означава, че свързването на Е2 гликопротеин с порфирина е най-стабилното, свързването на нуклеокапсиден фосфопротеин с порфирина е нестабилно, а свързващият протеин от обвивката с порфирина е най-нестабилен.

След това е направен следният анализ, за ​​да се установи дали структурните протеини атакуват хема и дисоциират железния атом за образуване на порфирини. Хемът има оксидаза, наречена хемоксидаза, която окислява хема и дисоциира железния йон. Ако структурните протеини биха могли да атакуват хема и да дисоциират железните йони, той трябва да има подобен запазен домен като хемоксидазата. Онлайн сървърът на MEME беше манипулиран за търсене на запазени домейни на структурни протеини и протеини на хемоксидазата (NP_002124.1: хемоксигеназа 1; BAA04789.1: хемоксигеназа-2; AAB22110.2: хемоксигеназа-2). В резултат на това не бяха открити запазени домейни на структурните протеини (Фигура 5). Комбинирането на резултатите от предишния анализ, тоест структурните протеини биха могли да се комбинират само с порфирин. Възможно е да се заключи, че структурните протеини не атакуват хема и дисоциират железния атом за образуване на порфирин.

3.2 Вирусните неструктурни протеини се свързват с порфирина.

Ако неструктурните протеини (ID: YP_009724396.1) могат да се свържат с порфирина на хема, той трябва да има подобна способност за свързване с протеина, свързващ човешкия хема. Онлайн сървърът на HEME беше използван за търсене на запазени домейни между неструктурни протеини и протеини, свързващи човешкия хем. Фигура 6 показва, че пет вирусни протеина (orf1ab, ORF3a, ORF7a, ORF8 и ORF10) и протеини, свързващи хема, имат запазени функционални домени, но ORF6 и протеини, свързващи хема нямат запазени функционални домейни. Р-стойностите са ниски, имаше и статистически значими. Домените в петте вирусни протеина са различни, което предполага, че способността на неструктурния протеин да свързва порфирин може да е леко различна. ORF6 протеин не се свързва с порфирин. Прилагат се хомологично моделиране и молекулярна докинг технология за изследване на характеристиките на способността на протеин orf1ab да свързва хема. Тъй като swiss-моделът не може да моделира 3D структурата на протеиновата последователност orf1ab с дължина на последователността над 5000nt, Discovery-Studio се използва за моделиране на хомологията. Кристалната структура на MERS-CoV nsp10_nsp16 комплекс 5yn5 и хема бяха изтеглени от базата данни PDB. Хомоложната структура по подразбиране е избрана като 3D-структура на протеина orf1ab (Фигура 3.D). След това молекулярното докиране на orf1ab протеин и порфирин завърши от Discovery-Studio. orf1ab протеин и хема не можеха да завършат експеримента за докинг, но чрез премахване на железни йони, за да превърнат хема в порфирин, и радиусът на действие се увеличи, след това бяха завършени няколко вида докинг. Чрез изчисляване на енергията на свързване беше избран докинг модел с най-висока енергия на свързване (561,571.10kcal / mol). Резултатът от скачване е показан на фигура 7.А-1, където е молекулярният модел на свързващия се с порфирина протеин orf1ab. Свързващата част на протеина orf1ab действа като клещи. Именно тези клещи хващат порфирина без железния йон. Фигура 7.А-2 показва двуизмерен изглед на свързване. Вижда се, че 18 аминокиселини от протеина orf1ab са свързани с порфирина.

За изследване на свързващите свойства на ORF8 протеин с хема са използвани същите етапи на анализ като метода на структурен протеин. Структурният файл е създаден въз основа на шаблона ORF7 (Фигура 3.Е). Няколко вида докинг на ORF8 протеина и порфирина, където е избрана докинг поза с най-висока енергия на свързване (12 804 859,25kcal / mol). Резултатът от свързване (Фигура 7.В-1) представлява молекулен модел на свързване на протеин ORF8 с порфирина. Фигура 7.В-2 е двуизмерният изглед на свързващия участък, където 18 аминокиселини от ORF8 са свързани с порфирина. Същите методи на ORF8 протеин са използвани за анализ на ORF7a протеин. Шаблонът на ORF7a е 1yo4.1.A (Фигура 3.F). Протеинът ORF7a и порфиринът имат най-висока енергия на свързване (37,123,79 kcal / mol). Фигура 7.С-1 показва молекулния модел на ORF7a се свързва с порфирина. Петнадесет аминокиселини на ORF7a се свързват с порфирина (Фигура 7.С-2). Свързващата част на ORF7a протеина също действа като клещи.

Швейцарски модел не можа да предостави шаблона за ORF10. ORF6a и ORF3a са получени съответно от шаблони 3h08.1.A и 2m6n.1.A, но свързването на ORF6a (ORF3a) с хема (и порфирин) не бе успешно.

И накрая, беше направен следният анализ, за ​​да се установи дали неструктурните протеини атакуват хема и разединяват железния атом, за да образуват порфирини. Тук се използват същите методи като предишните структурни протеини, онлайн сървъра на MEME, за да се анализират запазените домейни на неструктурни протеини и протеини на хемоксидазата (NP_002124.1: хемоксигеназа 1; BAA04789.1: хемоксигеназа-2; AAB22110. 2: хемоксигеназа-2). Както е показано на фигура 8, ORF10, orf1ab и ORF3a имат запазени домейни. Съчетавайки резултатите от предишния анализ, е показано, че неструктурните протеини: ORF10, orf1ab и ORF3a биха могли да атакуват хема и да дисоциират железния атом, за да образуват порфирина. Въпреки това, p-стойността на orf1ab и ORF3a е  по-голяма от 0,1%. Следователно ORF10 може да бъде основният протеин за атака на хема.

Резултатите отбелязват, че orf1ab, ORF7a и ORF8 могат да се свържат с порфирина, докато ORF10, ORF3a и ORF6 не могат да се свържат с хем (и порфирин). ORF10, ORF1ab и ORF3a също имат способността да атакуват хема, за да образуват порфирин. Енергиите на свързване на orf1ab, ORF7a, ORF8 и порфирин се сравняват. Установено е, че енергията на свързване на ORF7a е най-ниската, енергията на свързване на ORF8 е най-високата и енергията на свързване на orf1ab е средна. Това означава, че свързването на ORF8 с порфирина е най-стабилното, свързването на orf1ab към порфирина е нестабилно и свързването на ORF7a с порфирина е най-нестабилното. Последователностите на ORF10 и ORF6 са къси, така че те трябва да са пептиди с къси сигнали. Следователно механизмът, по който неструктурните протеини атакуват хема може да бъде: ORF10, ORF1ab и ORF3a атакува хема и генерира порфирин; ORF6 и ORF7a изпращат порфирин към ORF8; и ORF8 и порфиринът образуват стабилен комплекс.

3.3 Вирусният неструктурен протеин атакува хема върху бета веригата на хемоглобина.

Порфирините в човешкото тяло са предимно железни порфирини, тоест хеми. И много от хем не е свободен, а се свързва с хемоглобин. Вирусите имат голяма нужда от налични порфирини за оцеляване. Следователно новият коронавирус е насочен към хемоглобина, атакува хема и хваща порфирини. Предишните резултати от анализа показват, че ORF1ab, ORF3a и ORF10 имат домейни, подобни на хемоксигеназа, но само ORF1ab може да се свърже с порфирин. За да проучим поведението на атака на протеини orf1ab, ORF3a и ORF10, използвахме технологията за молекулно докиране ZDOCK, за да изследваме тези три протеина. ZDOCK молекулярната докинг технология може да анализира протеиновите взаимодействия и да намери приблизителните позиции на тези три протеина върху хемоглобина.

Първо изтеглихме хем оксигеназа 2 (5UC8) от PDB и я използвахме като шаблон, след което използвахме инструмента за моделиране на хомологията на Discovery-Studio, за да генерираме 3D структурата на ORF10 (Фигура 9). Тъй като хемоглобинът има две форми на окисляване и дезоксигениране, следващият анализ също извършва белтъчно молекулярно докиране в тези два случая, заемайки позата с най-висок резултат от ZDOCK.

За дезоксихемоглобин, orf1ab, е поставен в средното дъно на 1-алфа и 2-алфа верига близо до 2-алфа верига (Фигура 10.А). ORF3a е поставен в средното дъно на 1-алфа и 2-алфа верига в близост до 2-алфа верига (Фигура 10.Б). ORF10 e свързан върху средното дъно на 1-бета и 2-бета веригата в близост до 1-бета веригата (Фигура 10.В). Възможният механизъм е orf1ab да  се свърше с 2-алфа веригата, причинявайки промени в конформациите в протеина на глобин. ORF3A се прикрепя към 2-алфа веригата да атакува 1-бета веригата и разкрие своя хем. ORF10 бързо се прикрепя към 1-бета веригата и директно повлиява на хема на 1-бета веригата. Когато железният атом се дисоциира, хемът се променя в порфирин и orf1ab най-накрая превзема порфирина. Оrf1ab има жизненоважна роля по време на целия процес.

За окислен хемоглобин, orf1ab, поставен в средното дъно на алфа и бета веригата и затворен към алфа веригата (Фигура 10.А). ORF10 е прикрепрен към бета веригата и се приближава до външната среда (Фигура 10.Б). ORF3a се намира в средното дъно на алфа и бета веригата и се приближава до бета веригата (Фигура 10.В). Възможният механизъм е- orf1ab се свързва към алфа веригата и атакува бета веригата, причинявайки конфигурационни промени в алфа и бета вериги; ORF3 атакува бета веригата и излага хема. ORF10 бърз прикрепя бета веригата и директно въздейства на железните атоми върху хема на бета веригата. Хемът се дисоциира в порфирин и orf1ab най-накрая превзема порфирин. orf1ab изигра жизненоважна роля през цялото нападение.

Атаката на окислен хемоглобин от вирусни протеини ще доведе до по-малко и по-малко хемоглобин, който може да носи кислород. Нашествието на вирусни протеини върху деоксидиран хемоглобин ще доведе до все по-малко хемоглобин, който може да носи въглероден диоксид и кръвна захар. Хората с диабет могат да имат нестабилна кръвна захар. Пациентът се влошава от отравяне с въглероден двуокис. Белодробните клетки имат изключително интензивно възпаление поради невъзможността често да обменят въглероден диоксид и кислород, което в крайна сметка води до белодробни изображения, подобни на матово стъкло. Пациентите с дихателен дистрес ще се влошат.

3.4 Потвърждаване на ефекта на хлорохинфосфат.

Химичните компоненти в хлорохин фосфат се конкурират с порфирина и се свързват с вирусния протеин, като по този начин инхибират атаката на вирусен протеин върху хема или се свързват с порфирина. За да се провери влиянието на хлорохинфосфат върху вирусномолекулния механизъм на действие, беше приета технология за молекулно докиране. Структурният файл на 0TX (хлорохин) е изтеглен от базата данни PDB. Молекулярната докинг технология на Discovery-Studio 2016 бе използвана за тестване на ефектите на вирусни протеини и хлорохин.

Фигура 11.А-1 е схематична диаграма на свързване на хлорохин с вирусен повърхностен гликопротеин. Фигура 11.А-2 е областта на свързване на гликопротеина с повърхността на вируса. 13 аминокиселини участват в свързването. Енергията на свързване на хлорохин с Е2 гликопротеина на вируса е 3,325,322,829,64 kcal/mol, което е около половината от енергията на свързване на Е2 гликопротеина и порфирина. Според резултатите от Фигура 4.А-2, по-нататъшният анализ показа, че някои аминокиселини (например VAL A: 952, ALA A: 956, ALA B: 956, ASN A: 955 и т.н.) на гликопротеина E2 могат да се свържат. не само с хлорохинфосфат, но и с порфирините. С други думи, хлорохинът има една трета възможност за инхибиране на вирусен Е2 гликопротеин и намаляване на симптомите на пациента.

Изгледът на свързване на хлорохина и протеина на обвивката е показан на фигура 11.В-1. Енергията на свързване на хлорохина и протеина на обвивката е 7 852,58 ккал / мол, което е еквивалентно само на 4% от свързващата енергия на протеина на обвивката и порфирина. Областта на свързване е показана на фигура 11.В-2. На фигура 4.B-2 фигура 11.B-2 представени някои аминокиселини (като LEV E: 28, PHE: D: 20, VAL E: 25) на обвивката на протеина, които не се свързват с хлорохинфосфат и с  порфирин.

Фигура 11.С-1 е схематична диаграма на свързване на хлорохина с нуклеокапсидния фосфопротеин. Енергията на свързване на хлорохин към нуклеокапсидния фосфопротеин е 198 815,22 kcal / mol, което е еквивалентно само на 1,4% от енергията на свързване на нуклеокапсидния фосфопротеин и порфирина. ALA A: 50 и т.н. нуклеокапсиден фосфопротеин участват в свързването (Фигура 12.C-2). Фигури 4.C-2 и фигури 11.C-2 показват, че аминокиселини от нуклеокапсиден фосфопротеин могат да свързват порфирина, но не могат да свързват хлорохин. Свързването на мембранния протеин с хлорохин не е осъществено.

Принципна схема на свързване на хлорохин с протеина orf1ab е показана на фигура 12.А-1. Свързващият участък на orf1ab протеина е представен на фигура 12.А-2. Енергията на свързване на хлорохин и протеина orf1ab е 4,584,302,64 ккал/мол, което се равнява на 8 пъти на свързващата енергия между orf1ab и порфирина. Според резултатите от фигура 7.А-2 че някои аминокиселини като MET 7045, PHE 7043, LYS 6836 от orf1ab протеин могат да бъдат свързани не само с хлорохин фосфат, но и с порфирин.

Схематична схема на свързване на хлорохин към ORF8 протеина е показана на Фигура 12.В-1. Фигура 12.В-2 показва секцията на свързване на ORF8. Енергията на свързване на хлорохина към ORF8 протеина е 4,707,657.39 kcal / mol, което е еквивалентно само на 37% от енергията на свързване на ORF8 протеина с порфирина. Според резултата от фигура 7.В-2, той показва аминокиселините като ILE A: 74, ASP A: 75, LYS A: 53 от ORF8 не може да се свърже само с хлорохин фосфат, но и с порфирина.

Принципна схема на свързване на хлорохин към ORF7a протеина е показана на фигура 12.C-1. Фигура 12.C-2 е изгледът на свързващия участък. Енергията на свързване на хлорохина към ORF7a протеина е 497,154,45 kcal / mol, което е равно на 13 пъти по-голяма от енергията на свързване на ORF7a протеина с порфирина. Според резултатите от фигура 7.C-2, показани са аминокиселините като GLN A: 94, ARG A: 78 и LEU A: 96 на ORF7aprotein могат да бъдат свързани не само с хлорохин фосфат, но и с порфирина,

Свързването на ORF3a, ORF6 и ORF10 протеини с хлорохин не бе осъществено.

Тези резултати отбелязват, че хлорохинът може да инхибира свързването между Е2 и ORF8 и порфирин, за да образуват комплекс съответно. Междувременно хлорохинът може да попречи на orf1ab, ORF3a и ORF10 да атакуват хема, за да образуват порфирин.

            3.5 Валидиране на ефекта на Favipiravir.

Favipiravir е антикоронавирусно лекарство със специфични терапевтични ефекти. Във Favipiravir най-критичният лиганд е 1RP, който е 6 – флуоро – 3 – оксо – 4 – (5 – 0 – фосфоно – бета – D – рибофуранозил) – 3,4, дихидропиразин – 2 – карбоксамид. Следвайки същия метод, използван за изследване на хлорохин, изследвахме ефикасността на Favipiravir. Както се вижда от таблица 1, Favipiravir не може да се свърже с Е2 гликопротеин и нуклеокапсид, а енергията му на свързване с протеина на обвивката, ORF7a, orf1ab е по-висока от тази с порфирин. Важно е да се отбележи, че енергията на свързване на протеина обвивката и Favipiravir е повече от 2700 пъти повече от енергията на свързване на порфирин. Основната функция на протеина на обвивката е да помогне на вируса да навлезе в клетките на гостоприемника, което показва, че Favipiravir може ефективно да предотврати заразяването на човешки клетки с вируса. Енергията на свързване на ORF7a към Favisiravir е 450 пъти по-висока от тази на порфирин, което показва, че той може ефективно да предотврати навлизането на неструктурните протеини на вируса, които улавят порфирина. Енергията на свързване на orf1ab и Favipiravir е 1,8 пъти по-висока от този на порфирина, което показва, че Favipiravir може да предотврати атаката на неструктурния протеин върху хема от хемоглобина. Според предходни проучвания енергията на свързване на orf1ab и Favipiravir е много по-малка от тази на хлорохин, така че способността на Favipiravir да подобрява картината на респираторен дистрес е по-ниска. В обобщение, основната роля на Favipiravir е да предотвратява навлизането на вируса в клетките на гостоприемника и улавянето на свободни порфирини.

4. Дискусия

4.1 Новият коронавирус произхожда от древен вирус.

За най-примитивните жизнени вируси не е много лесно да се види ролята им в свързването на порфирина. Порфириновите съединения са широко присъстващи във фотосинтезиращите или не-фотосинтезиращите организми и са свързани с физиологични процеси като катализа, пренос на кислород и пренос на енергия. Порфиринът също е древно съединение, широко присъстващо на земята. Порфиринът е открит за пръв път в суров нефт и асфалтова скала през 1934 г. Порфиринът има уникални фотоелектрични свойства и отлична термична стабилност и има широки перспективи за приложение в химията на материалите, медицината, биохимията и аналитичната химия. Флуоресцентен резонансен пренос на енергия (FRET) нерадиационен процес, при който донор във възбудено състояние предава енергия на рецептор в основно състояние чрез диполен ефект на дълги разстояния. Характеристиките на FRET на порфирина могат да бъдат основният режим на оцеляване, на който разчита оригиналният вирус.

Съществуват множество теории за произхода на вирусите, една от които се нарича коеволюционна теория, кои вируси могат да се развият от комплексите на протеина и нуклеиновата киселина. Различните методи не обясняват, че вирусът може да оцелее независимо от липсата на клетката, така че произходът на вируса остава загадка. Настоящата статия предлага, тезата че вирусът се свързва с порфирина, което може да обясни проблема с оцеляването на оригинален вирус. Тъй като порфиринът пренася енергия, характерна за флуоресцентния резонанс, вирусите, които се свързват с порфирините, биха могли да получат енергия чрез този индуциран от светлина метод. Вирус, придобил сила, може да извършва минимални движения, или да се събуди от хибернация, или да влезе в хибернация от активно състояние. В зависимост от резултатите от това изследване, новият коронавирус е жизнена форма, зависима от порфирина. Следователно, можем да повярваме, че новият коронавирус произхожда от древен вирус, който може да се е развил през безброй поколения прилепи.

4.2 По-високата пропускливост на порфирините в клетъчните мембрани води до висока инфекциозност.

Високоразвитият нов коронавирус също показва някои парадоксални характеристики. Настоящата теория предполага, че новият коронавирус се свързва с човешкия АСЕ2 рецептор чрез spike протеин. Той навлиза в човешките клетки под формата на фагоцитоза. Моделите на инфекциозните заболявания показват, че новата коронавирусна пневмония е силно заразна. Следователно, spike протеинът и човешкият АСЕ2 протеин трябва да имат силна способност за свързване, но в литературата има съобщения, че тази свързваща способност е слаба. Какво причинява високата инфекциозност на новия коронавирус? Вярваме, че в допълнение към инвазивния метод на spike-ACE2, той трябва да поддържа оригиналния инвазивен модел.

Медицинските работници откриха новия коронавирус от урина, слюнка, изпражнения и кръв. Вирусът може да живее и в телесни течности. В такива среди порфиринът е преобладаващо вещество. Порфириновите съединения са клас азотсъдържащи полимери и известните проучвания са установили, че имат силна способност да откриват и проникват в клетъчните мембрани. В началото на живота вирусните молекули с порфирини директно се преместват в оригиналната мембранна структура чрез пропускливостта на порфирина. Това проучване показа, че гликопротеинът Е2 и обвивката на новия коронавирус може да се свърже добре с порфирините. Следователно коронавирусът също може директно да проникне в мембраната на човешката клетка чрез порфирин, така че инфекцията да е силна. Анализът ни за валидиране показа, че Favipiravir може само да предотврати свързването на протеина от обвивката и порфирина. Междувременно хлорохин може ефективно да предотврати свързването на Е2 гликопротеина с порфирин до известна степен. Следователно, инфекциозността на новата коронавирусна пневмония не е напълно предотвратена от лекарствата, тъй като свързването на Е2 гликопротеин и порфирин не е инхибирано.

4.3 По-високият хемоглобин предизвика по-висока заболеваемост.

Терапевтичният ефект на хлорохинфосфат върху нова коронавирусна пневмония показва, че тя може да е тясно свързана с анормалния метаболизъм на хемоглобина при хората. Нивото на хемоглобин е основен биохимичен показател в кръвта, а съдържанието е различно при различните полове. В норма нивата на хемоглобин при мъже са значително по-големи от тези при жени, което също може да е причина мъжете да са по-често заразени с новата коронавирусна пневмония, отколкото жените. Освен това пациентите с коронавирусна пневмония са преобладаващо на средна възраст и по-възрастните. Много от тези пациенти имат придружаващи заболявания като диабет. Пациентите с диабет имат по-висок гликиран хемоглобин. Гликираният хемоглобин е дезоксихемоглобин. Гликираният хемоглобин е комбинация от хемоглобин и кръвна глюкоза, което е друга причина за високия процент на инфекция при възрастните хора.

Това проучване потвърди, че orf1ab, ORF3a и ORF10 могат координирано да атакуват хема върху бета веригата на хемоглобина. Нападат се както оксигениран, така и дезоксигениран хемоглобин. По време на атаката позициите на orf1ab, ORF3 и ORF10 са малко по-различни. То показа, че колкото по-високо е съдържанието на хемоглобин, толкова по-висок е рискът от развитие на заболяване. Не е сигурно обаче, че честотата на заболяването, причинена от анормален хемоглобин (структурен), е сравнително ниска. Хемоглобинът на пациенти и възстановените трябва да бъде описан за последващи изследвания и лечение.

4.4 Инхибиране на хем анаболния път и етиология на заболяването.

В тази статия се разглежда вируса, който пряко се намесва в метаболизма на човешкия хемоглобин. Основната причина е, че нивата на нормалният хем са твърде ниски. Хем участва във важни биологични дейности като регулиране на генната експресия и транслация на протеини. Порфиринът е важен материал за синтеза на хема. Тъй като съществуващите данни показват, че в организма има твърде много свободно желязо, може да се предположи, че вирусът се конкурира с желязото за порфирина.

Не е ясно дали пространствената молекулна структура на хема и порфирина при пациенти с порфирия е същата като тази при здрави хора. Ако има абнормна структура, не е ясно дали този порфирин може да се свърже с вирусен протеин, за да образува комплекс или дали вирусен протеин може да атакува този хем. Това трябва да се докаже с клинични и експериментални изследвания.

4.5 Вирусният протеин заразява хемоглобина от имунната хемолиза на червените кръвни клетки.

Червените кръвни клетки съдържат главно хемоглобин. По време на хемолизата хемоглобинът излиза от клетките и се разтваря в плазмата. По това време се губи способността на хемоглобина да пренася кислород. Хемолизата представлява разкъсване на мембраните на червените кръвни клетки и разтваряне на цитоплазмата или  се разширяват  порите на  клетъчни мембрани, което позволява хемоглобинът да излезе извън клетката, оставяйки след себе си двойна вдлъбната дискообразна клетъчна мембрана – „хематоцит“. Имунната хемолиза е предизвикана от реакцията антиген-антитяло. Неспецифичната хемолиза се причинява от физични, химични или биологични фактори. След хемолиза на червените кръвни клетки вирусните протеини могат да заразят хемоглобина. Имайки предвид, че някои изследователи са изчислили, че хората с кръв от тип О не са лесно заразени с COVID-19, ние предполагаме, че имунната хемолиза може да е основният метод за вирусна протеинова инфекция на хемоглобина. Вирусните протеини атакуват хемоглобина, след като хемоглобинът е заразен. В резултат на ограничения брой инструменти за изчисления не можахме да установим дали вирусни протеини атакуват хемоглобин отвън или вътре в червените кръвни клетки.

4.6. Сложността на индивидуалния имунитет.

Някои теории предполагат, че имунен отговор възниква в организма, след като пациентът се разболее. Някои пациенти развиват имунни антитела след възстановяване. Според това проучване, Е2 гликопротеинът, обвивният протеин, нуклеокапсидният фосфопротеин, orf1ab, ORF7a и ORF8 на вируса може да се свържат с порфирин. Но от настоящите изследвания не е ясно кои антитела се повишават срещу вирусните протеини.

Освен това някои пациенти могат да бъдат убити от развилата се цитокинова буря. При сравняване с пациенти със SARs анатомичните характеристики на мъртвите пациенти са различни. Комплексът от вирусни протеини и порфирин може да е малко разтворим. Причината е твърде много мукус в тъканите на починалите пациенти. Муцин може да превърне слабо свързани клетки в плътно прилепени клетки и да увеличи смазването между клетките. Предполага се, че комбинацията води до намалена клетъчна свързаност и клетките се нуждаят от муцин, за да консолидират тъканно-клетъчната свързаност и смазване. Също така, когато пациентът навлезе в тежък период на инфекция, вирусни структурни протеини се използват главно за сглобяване на вируси. Следователно не можем да намерим вирусни включвания в клетките по време на аутопсия.

5. Заключения.

От голямо научно значение да се използват методите на биоинформатиката за анализ на ролята на новите коронавирусни протеини (като ORF8 и повърхностни гликопротеини). В това проучване са използвани методи за прогнозиране на домейни за търсене на запазени домейни. Структурата на протеиновите молекули като ORF8 и повърхностните гликопротеини е получена с помощта на методи за хомологично моделиране. Използвана е молекулярна докинг технология за анализ на свързващата част на вирусни протеини към хема и порфирина. Резултатите от проучването показват, че ORF8 и повърхностните гликопротеини могат да се свържат с порфирина, съответно да образуват комплекс. В същото време, протеините orf1ab, ORF10 и ORF3a могат да координират атаката срещу хема върху 1-бета веригата на хемоглобина, за да дисоциира желязото и да образува съединение с порфирина. Атаката ще доведе до по-малко хемоглобин за пренасяне на кислород и въглероден диоксид. В белодробните клетки е налице интензивен възпалителен процес, поради невъзможността да обменят въглероден диоксид и кислород, което в крайна сметка води докартината „тип матово стъкло“. Пациентите с дихателен дистрес се влошават. Пациентите с диабет и възрастните хора имат по-висок гликиран хемоглобин. Гликираният хемоглобин е намален от атаката, което води до нестабилни нива на кръвната захар. Тъй като порфириновите комплекси на вируса, произвеждани в човешкото тяло, инхибират хемо-анаболния път, те причиняват широк спектър от инфекция и болести.

По-нататъшният анализ разкри, че хлорохинът може да попречи на orf1ab, ORF3a и ORF10 да атакуват хема за образуване на порфирин и да инхибира свързването на ORF8 и повърхностните гликопротеини с порфирините до известна степен, ефективно облекчаване на симптомите на респираторен дистрес. Тъй като способността на хлорохин да инхибира структурните протеини не е явна, терапевтичният ефект върху различните хора може да бъде различен. Фавипиравир може да инхибира е-протеина, а протеинът ORF7a се свързва с порфирин, да попречи на вируса да навлезе в клетките на гостоприемника и да хване свободни порфирини. Поради страничните ефекти и алергичните реакции на лекарства като хлорохин, моля, консултирайте се с квалифициран лекар за подробности за лечението и не приемайте лекарството сами.

Този документ е само за академично обсъждане, коректността трябва да бъде потвърдена от други лаборатории. Очакваме поява на лаборатория, която може да докаже дали тази теория е грешна или правилна от следните експерименти: 1. Използвайте X-RAY за откриване на хемоглобин при критично болни пациенти, за да се разбере дали има някаква аномалия. 2. Доказано е с експерименти с вируси: вирусни протеини могат да свързват порфирин; вирусни протеини могат да атакуват хема; вирусни протеини могат да атакуват хемоглобина в кръвта.

Declarations

Ethics approval and consent to participate

Not applicable.

Consent for publication

Not applicable.

Availability of data and materials

The datasets and results supporting the conclusions of this article are available at

https://pan.baidu.com/s/1v8kP0zAyvnACXm-vJHWJuQ, code: rhnb.

Or: https://mega.nz/folder/ciYywQbZ#KjwG5OflNrXTqDpCjWLd1g

Competing interests

The authors declare that they have no competing interests.

Funding

This work was funded by a grant from the Natural Science Foundation for Talent Introduction

Project of Sichuan University of Science and Engineering (award number 2018RCL20, grant recipient

WZL).

Authors contribution

Funding was obtained by WZL. Design, analysis, writing: WZL. Data curation, check

manuscript: HLL All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.

Acknowledgements

Not applicable.

Author details

1 School of Computer Science and Engineering, Sichuan University of Science & Engineering, Zigong, 643002,

China. 2 School of Life Science and Food Engineering, Yibin University, Yibin, 644000, China.

Използвана литература:

1 Diao, K., Han, P., Pang, T., Li, Y. & Yang, Z. HRCT Imaging Features in Representative Imported Cases of

2019 Novel Coronavirus Pneumonia. Precision Clinical Medicine (2020).

2 Chang, D. et al. Epidemiologic and clinical characteristics of novel coronavirus infections involving 13

patients outside Wuhan, China. JAMA (2020).

3 Huang, C. et al. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China. The

Lancet (2020).

4 Li, X., Zai, J., Wang, X. & Li, Y. Potential of large ‘first generation’human‐to‐human transmission of

2019‐nCoV. Journal of Medical Virology (2020).

5 Wang, D. et al. Clinical characteristics of 138 hospitalized patients with 2019 novel coronavirus–infected

pneumonia in Wuhan, China. Jama (2020).

6 Li, Q. et al. Early transmission dynamics in Wuhan, China, of novel coronavirus–infected pneumonia. New

England Journal of Medicine (2020).

7 Zhu, N. et al. A novel coronavirus from patients with pneumonia in China, 2019. New England Journal of

Medicine (2020).

8 Wu, F. et al. A novel coronavirus associated with human respiratory disease in China. Nature, 1-8 (2020).

9 Lu, H., Stratton, C. W. & Tang, Y. W. Outbreak of Pneumonia of Unknown Etiology in Wuhan China: the

Mystery and the Miracle. Journal of Medical Virology.

10 Zhu, N. et al. China Novel Coronavirus Investigating and Research Team. A novel coronavirus from patients

with pneumonia in China, 2019. N Engl J Med (2020).

11     Lu, R. et al. Genomic characterisation and epidemiology of 2019 novel coronavirus: implications for virus origins and receptor binding. The Lancet (2020).

12     Wang, M. et al. A precision medicine approach to managing Wuhan Coronavirus pneumonia. Precision Clinical Medicine (2020).

13     Schaecher, S. R. & Pekosz, A. in Molecular Biology of the SARS-Coronavirus 153-166 (Springer, 2010).

14     McBride, R. & Fielding, B. C. The role of severe acute respiratory syndrome (SARS)-coronavirus accessory proteins in virus pathogenesis. Viruses 4, 2902-2923 (2012).

15     Wu, A. et al. Genome Composition and Divergence of the Novel Coronavirus (2019-nCoV) Originating in China. Cell Host & Microbe (2020).

16     Paraskevis, D. et al. Full-genome evolutionary analysis of the novel corona virus (2019-nCoV) rejects the hypothesis of emergence as a result of a recent recombination event. Infection, Genetics and Evolution,

104212 (2020).

17     Li, S. et al. Regulation of the ER Stress Response by the Ion Channel Activity of the Infectious Bronchitis Coronavirus Envelope Protein Modulates Virion Release, Apoptosis, Viral Fitness, and Pathogenesis. Frontiers in Microbiology 10, 3022 (2020).

18     To, K. K.-W. et al. Consistent detection of 2019 novel coronavirus in saliva. Clinical Infectious Diseases (2020).

19     Dong, N. et al. Genomic and protein structure modelling analysis depicts the origin and pathogenicity of  2019-nCoV, a novel coronavirus which caused a pneumonia outbreak in Wuhan, China. F1000Research 9, 121 (2020).

20     Rothe, C. et al. Transmission of 2019-nCoV infection from an asymptomatic contact in Germany. New England Journal of Medicine (2020).

21     Chen, N. et al. Epidemiological and clinical characteristics of 99 cases of 2019 novel coronavirus pneumonia in Wuhan, China: a descriptive study. The Lancet (2020).

22     Das, R. & Sharma, P. in Clinical Molecular Medicine          327-339 (Elsevier, 2020).

23     Kazazian Jr, H. H. & Woodhead, A. P. Hemoglobin A synthesis in the developing fetus. New England Journal of Medicine 289, 58-62 (1973).

24     Liu, J. et al. Overlapping and discrete aspects of the pathology and pathogenesis of the emerging human pathogenic coronaviruses SARS‐CoV, MERS‐CoV, and 2019‐nCoV. Journal of Medical Virology (2020).

25     Wang, M. et al. Remdesivir and chloroquine effectively inhibit the recently emerged novel coronavirus (2019-nCoV) in vitro. Cell Research, 1-3 (2020).

26     Bernardo-Seisdedos, G., Gil, D., Blouin, J.-M., Richard, E. & Millet, O. in Protein Homeostasis Diseases 389-413 (Elsevier, 2020).

27     Lameda, I. L. P. & Koch, T. R. in Liver Diseases          107-116 (Springer, 2020).

28     Bailey, T. L., Johnson, J., Grant, C. E. & Noble, W. S. The MEME suite. Nucleic acids research 43, W39-W49 (2015).

29     Bailey, T. L. et al. MEME SUITE: tools for motif discovery and searching. Nucleic acids research 37, W202-W208 (2009).

30     Bailey, T. L., Williams, N., Misleh, C. & Li, W. W. MEME: discovering and analyzing DNA and protein sequence motifs. Nucleic acids research 34, W369-W373 (2006).

31     Schwede,   T.,   Kopp,   J.,   Guex,   N.   &   Peitsch,   M.   C.   SWISS-MODEL:   an   automated   protein homology-modeling server. Nucleic acids research 31, 3381-3385 (2003).

32    Biasini, M. et al. SWISS-MODEL: modelling protein tertiary and quaternary structure using evolutionary information. Nucleic acids research 42, W252-W258 (2014).

33     Studio, D. Discovery Studio. Accelrys [2.1] (