1、嚴重急性呼吸綜合癥(SARS)冠狀病毒是一種重要的新生病原體，其進化研究對預防和控制這一烈性傳染病具有重要意義。在本研究中，我們在SARS冠狀病毒毒株基因組的系統(tǒng)發(fā)育重建、S蛋白的適應性進化檢測、以及受體結合域結構變異的功能效應等方面進行了探索。 為了探索SARS冠狀病毒基因組的進化史，我們構建了迄今為止最大的SARS冠狀病毒完整基因組非冗余序列聯配數據集。在此基礎之上，又加入全部類SARS冠狀病毒毒株完整基因組序列，從而構建了

2、第二個基因組數據集。 為了檢測各個毒株基因組之間是否發(fā)生過重組事件，我們采用五種算法對兩個基因組數據集進行了自動掃描，分析結果一致表明：在SARS冠狀病毒毒株之間、以及SARS冠狀病毒和類SARS冠狀病毒之間都沒有發(fā)生重組事件。換言之，全基因組的系統(tǒng)發(fā)育分析有著可靠基礎。 為了重建基因組的系統(tǒng)發(fā)育樹，我們對上述兩個數據集分別進行了鄰接法和貝葉斯法分析。多種分析結果一致表明：以類SARS冠狀病毒作為外類群，則作為內類群的S

3、ARS冠狀病毒的單系性質得到了充分支持。在全部SARS冠狀病毒毒株之中，ZSA、ZSB和ZSC這三個SARS首次爆發(fā)早期分離的人源毒株最有可能是基部類群，因此它們對理解SARS冠狀病毒跨越物種屏障傳播的分子機制具有重要價值。 為了估算基因組替代速率，我們從基因組進化樹選擇了5個具有準確分離日期的代表性毒株，對其聯配數據集進行了分子鐘假說的似然比檢驗，結果表明該數據集服從分子鐘假說。于是重建了線性樹，估算出SARS冠狀病毒基因組的

4、替代速率是平均每個位點每天發(fā)生6.01105×10-6次替代事件，而分歧時間的估算則暗示在2002年11月3日已經有SARS冠狀病毒侵入人群，與最早流行病學記錄的SARS病人2002年11月16日的出現日期非常一致。 為了檢測SARS冠狀病毒S基因位點特異性適應性進化，我們構建了迄今為止最大的SARS冠狀病毒S基因完整編碼區(qū)的非冗余序列聯配數據集。在此基礎上，又選取了一些代表性毒株構建了一個小型數據集。采用DATAMONKEY服

5、務器，對大型數據集進行了單一似然祖先計數法分析，在P=0.1水平上發(fā)現了1個正選擇位點和5個負選擇位點；對包含23個毒株的小型數據集進行了單一似然祖先計數法、固定效應似然法和隨機效應似然法分析，分別在P=0.1或貝葉斯因子BF=10水平上發(fā)現了1個、9個和18個負選擇位點，并且討論了它們可能的功能含義。 為了檢測SARS冠狀病毒S基因分支特異性適應性進化，我們構建了一個小進化尺度數據集和一個大進化尺度數據集。采用DATAMONK

6、EY服務器的遺傳算法對這兩個數據集進行了分支特異性的適應性進化檢測。結果一致表明，S基因在不同物種群體的不同傳播時期都經歷了正選擇。為了探索S蛋白受體結合域結構變異的功能效應，我們對它同細胞受體或中和抗體形成的復合體結構進行了結構生物信息學分析，模擬了受體結合域變異體和物種特異性的宿主受體之間的相互作用，計算結果同實驗證據十分吻合，并且預測了一系列可能顯著提高復合體親和力的氨基酸突變用于抗病毒抑制劑研發(fā)設計，另外，還采用同源建模技術預測