Coronavirus Could Be a ‘Chimera’ of Two Different Viruses, Genome Analysis Suggests

In the space of a few weeks, we have all learned a lot about COVID-19 and the virus that causes it: SARS-CoV-2. But there have also been a lot of rumours.

And while the number of scientific articles on this virus is increasing, there are still many grey areas as to its origins.In which animal species did it occur? A bat, a pangolin or another wild species? Where does it come from? From a cave or a forest in the Chinese province of Hubei, or elsewhere?

In December 2019, 27 of the first 41 people hospitalised (66 percent) passed through a market located in the heart of Wuhan city in Hubei province. But, according to a study conducted at Wuhan Hospital, the very first human case identified did not frequent this market.

Instead, a molecular dating estimate based on the SARS-CoV-2 genomic sequences indicates an origin in November. This raises questions about the link between this COVID-19 epidemic and wildlife.

The SARS-CoV-2 genome was rapidly sequenced by Chinese researchers. It is an RNA molecule of about 30,000 bases containing 15 genes, including the S gene which codes for a protein located on the surface of the viral envelope (for comparison, our genome is in the form of a double helix of DNA about 3 billion bases in size and contains about 30,000 genes).

Comparative genomic analyses have shown that SARS-CoV-2 belongs to the group of Betacoronaviruses and that it is very close to SARS-CoV, responsible for an epidemic of acute pneumonia which appeared in November 2002 in the Chinese province of Guangdong and then spread to 29 countries in 2003.

 It is known that bats of the genus Rhinolophus (potentially several cave species) were the reservoir of this virus and that a small carnivore, the palm civet (Paguma larvata), may have served as an intermediate host between bats and the first human cases.

Since then, many Betacoronaviruses have been discovered, mainly in bats, but also in humans. For example, RaTG13, isolated from a bat of the species Rhinolophus affinis collected in China’s Yunan Province, has recently been described as very similar to SARS-CoV-2, with genome sequences identical to 96 percent.

These results indicate that bats, and in particular species of the genus Rhinolophus, constitute the reservoir of the SARS-CoV and SARS-CoV-2 viruses.

But how do you define a reservoir? A reservoir is one or several animal species that are not or not very sensitive to the virus, which will naturally host one or several viruses.

The absence of symptoms of the disease is explained by the effectiveness of their immune system, which allows them to fight against too much viral proliferation.

On 7 February, 2020, we learned that a virus even closer to SARS-CoV-2 had been discovered in pangolin. With 99 percent of genomic concordance reported, this suggested a more likely reservoir than bats.

However, a recent study under review shows that the genome of the coronavirus isolated from the Malaysian pangolin (Manis javanica) is less similar to SARS-Cov-2, with only 90 percent of genomic concordance. This would indicate that the virus isolated in the pangolin is not responsible for the COVID-19 epidemic currently raging.

However, the coronavirus isolated from pangolin is similar at 99 percent in a specific region of the S protein, which corresponds to the 74 amino acids involved in the ACE (Angiotensin Converting Enzyme 2) receptor binding domain, the one that allows the virus to enter human cells to infect them.

By contrast, the virus RaTG13 isolated from bat R. affinis is highly divergent in this specific region (only 77 percent of similarity). This means that the coronavirus isolated from pangolin is capable of entering human cells whereas the one isolated from bat R. affinis is not.

In addition, these genomic comparisons suggest that the SARS-Cov-2 virus is the result of a recombination between two different viruses, one close to RaTG13 and the other closer to the pangolin virus. In other words, it is a chimera between two pre-existing viruses.

This recombination mechanism had already been described in coronaviruses, in particular to explain the origin of SARS-CoV. It is important to know that recombination results in a new virus potentially capable of infecting a new host species.

For recombination to occur, the two divergent viruses must have infected the same organism simultaneously.

Two questions remain unanswered: in which organism did this recombination occur? (a bat, a pangolin or another species?) And above all, under what conditions did this recombination take place? 

În ultimele câteva săptămâni, am aflat cu toții multe despre COVID-19 și virusul care îl provoacă: SARS-CoV-2. Dar au existat și o mulțime de zvonuri.
Și în timp ce numărul de articole științifice despre acest virus este în creștere, există încă multe zone gri în ceea ce privește originile sale. În ce specii animale a apărut? Un liliac, un pangolin sau o altă specie sălbatică? De unde vine? Dintr-o peșteră sau o pădure din provincia chineză Hubei sau în altă parte?

În decembrie 2019, 27 din primele 41 de persoane internate (66 la sută) au trecut printr-o piață situată în inima orașului Wuhan din provincia Hubei. Dar, potrivit unui studiu realizat la Spitalul Wuhan, primul caz uman identificat nu a frecventat această piață.
În schimb, o estimare de datare moleculară bazată pe secvențele genomice SARS-CoV-2 indică o origine în noiembrie. Acest lucru ridică întrebări despre legătura dintre această epidemie COVID-19 și viața sălbatică.
Date genomice
Genomul SARS-CoV-2 a fost secvențiat rapid de cercetătorii chinezi. Este o moleculă de ARN de aproximativ 30.000 de baze care conține 15 gene, incluzând gena S care codifică o proteină situată la suprafața plicului viral (pentru comparație, genomul nostru este sub forma unui dublu helix de ADN aproximativ 3 miliarde de baze) în mărime și conține aproximativ 30.000 de gene).
Analizele genomice comparative au arătat că SARS-CoV-2 aparține grupului de Betacoronavirusuri și că este foarte aproape de SARS-CoV, responsabil pentru o epidemie de pneumonie acută, care a apărut în noiembrie 2002 în provincia chineză Guangdong și apoi s-a extins la 29 de țări în 2003.

Se știe că liliecii din genul Rhinolophus (potențial mai multe specii de peșteri) au fost rezervorul acestui virus și că un mic carnivor, civetul palmier (Paguma larvata), ar fi putut servi ca gazdă intermediară între lilieci și primele cazuri umane.
De atunci au fost descoperite multe Betacoronavirusuri, în principal la lilieci, dar și la om. De exemplu, RaTG13, izolat la un liliac din speciile Rhinolophus affinis colectate în provincia Yunan din China, a fost descris recent ca fiind foarte similar cu SARS-CoV-2, cu secvențe de genom identice până la 96 la sută.
Aceste rezultate indică faptul că liliecii, în special speciile din genul Rhinolophus, constituie rezervorul virusurilor SARS-CoV și SARS-CoV-2.
Dar cum definiți un rezervor? Un rezervor este una sau mai multe specii de animale care nu sunt foarte sensibile la virus, și care vor găzdui în mod natural unul sau mai multe virusuri.
Absența simptomelor bolii se explică prin eficacitatea sistemului imunitar, care le permite să lupte împotriva unei proliferări virale prea mari.
Mecanism de recombinare
La 7 februarie 2020, am aflat că un virus chiar mai apropiat de SARS-CoV-2 a fost descoperit în pangolin. Cu 99 la sută din concordanța genomică raportată, acest lucru a sugerat un rezervor mai probabil decât liliecii.
Cu toate acestea, un studiu recent examinat arată că genomul coronavirusului izolat din pangolinul malaezian (Manis javanica) este mai puțin similar cu SARS-Cov-2, cu doar 90% din concordanța genomică. Aceasta ar indica faptul că virusul izolat în pangolin nu este responsabil pentru epidemia de COVID-19 care face ravagii în prezent.
Cu toate acestea, coronavirusul izolat din pangolin este similar la 99 la sută într-o regiune specifică a proteinei S, care corespunde celor 74 de aminoacizi implicați în domeniul de legare al receptorului ACE (Angiotensin Converting Enzyme 2), cel care permite virusului să intre celulele umane pentru a le infecta.
În schimb, virusul RaTG13 izolat de lilieciul R. affinis este foarte divergent în această regiune specifică (doar 77 la sută din similaritate). Aceasta înseamnă că coronavirusul izolat de pangolina este capabil să intre în celulele umane, în timp ce cel izolat de lilieciul R. affinis nu este.
În plus, aceste comparații genomice sugerează că virusul SARS-Cov-2 este rezultatul unei recombinații între două virusuri diferite, unul apropiat de RaTG13 și celălalt mai aproape de virusul pangolin. Cu alte cuvinte, este o himeră între doi viruși preexistenți.
Acest mecanism de recombinare a fost deja descris în coronavirusuri, în special pentru a explica originea SARS-CoV. Este important de știut că recombinarea are ca rezultat un nou virus potențial capabil să infecteze o nouă specie gazdă.
Pentru a se produce recombinarea, cele două virusuri divergente trebuie să fi infectat același organism simultan.
Două întrebări rămân fără răspuns: în ce organism s-a produs această recombinare? (un liliac, un pangolin sau o altă specie?) Și, mai ales, în ce condiții a avut loc această recombinare?