根据一项新研究，随着寒冬的来临，COVID-19大流行即将变得更糟。这不一定是因为COVID-19新变体奥密克戎（科学家们仍在研究这个问题），而是因为有比以往更多的证据表明COVID-19是一种季节性疾病。伊利诺伊大学研究人员的新分析表明，在所有的变体之下，这种疾病已经在全球范围内进行了近两年的季节性循环。



更重要的是，研究人员确定了该病毒季节性的一个分子“元凶”。这一发现可以帮助预测未来的变异，并有可能为新的治疗方法或疫苗铺平道路。


伊利诺伊大学作物科学系和C.R. Woese基因组生物学研究所教授、《微生物学方法》研究的资深作者Gustavo Caetano-Anollés说：“我们的研究是第一个对外部环境和生理学的季节性模式做出反应的病毒传感器的提议。该结构现在应该成为预测、缓解和知情的公共卫生决策的重点。”


该结构嵌入了病毒刺突蛋白的N端结构域，属于被称为凝集素的一大类蛋白质。所有的生物体都会制造凝集素；这些蛋白质识别并与碳水化合物结合，形成适应性和先天性的免疫反应。众所周知，它们还能帮助病毒和其他微生物附着在它们的宿主细胞上。但是直到最近，科学家才发现一些凝集素在感知环境中的温度变化方面发挥了作用。


2019年，中国的科学家发现，一种凝集素--galectin--参与了光合甲藻和珊瑚虫之间的识别。但当水温降到一个狭窄的热力带之外时，这种识别机制就不那么好用了：25-30摄氏度。这是首次暗示半知觉蛋白能感知外部温度，也是对珊瑚白化的解释，即珊瑚礁在变暖水域中的毁灭性消亡。


听到这一发现后，Caetano-Anollés和他的合作者分析了数以万计的SARS-CoV-2基因组，在刺突蛋白上发现了一个类似galectin的结构。研究人员认为这种蛋白结构能感知外部条件，当温度或湿度不太高时，会触发病毒的刺突蛋白的构象变化，使病毒RNA进入宿主细胞。


“把刺突蛋白想象成一个小罐子，上面有挡板以保持其关闭。当温度较高时，罐子保持完全关闭，无法溢出其感染性内容。但是当它的挡板识别到肺部的宿主细胞时--在凉爽和干燥的条件下--罐子就会打开，释放出一种融合肽，帮助合并病毒和宿主膜。”Caetano-Anollés说：“这使病毒能够进入细胞并制造更多的同类病毒。”


病毒不断变化。当基因组的一个特定部分开始更快速地变化时，这是一个信号，病毒正在探索新的和更好的方式在其宿主体内生存和传播。科学家们预计这些快速突变会出现在负责传播、感染性和免疫逃逸的区域，因为它们对病毒最有帮助。既然感知环境对病毒如此重要，那么刺突蛋白结构的galectin也应该是这些区域之一，而且其作用与病毒感染有关，这也是有道理的。


Caetano-Anollés说：“值得注意的是，我们发现类似galectin的结构是一个频繁的突变目标，因为它帮助病毒逃避或调节宿主的生理反应以进一步传播和生存。”