本文完整标题：新冠刺突蛋白受体结合域决定感染人类能力的五个关键氨基酸是实验室精心选择的结果。

写作本文的目的是指出如下发现、事实或判断：
1。rs3367、rsSHC014、CoVZC45、Sars-Cov是四个与新冠（SARS-CoV-2）来源相关的重要冠状病毒。

2。新冠刺突蛋白受体结合域决定感染人类能力的五个关键氨基酸（残基）与上述四个病毒对应位置处的氨基酸（残基）存在关联关系。

3。新冠五个关键氨基酸中，
第五个与Sars-Cov、rs3367及CoVZC45对应位置处的氨基酸相同，为酪氨酸Y；
第四个与rs3367对应位置处的氨基酸相同，为天门冬酰胺N；
第二个亦与rs3367对应位置处的氨基酸相同，为苯丙胺酸F；
第三个关键氨基酸是麸酰胺酸Q，它虽然与另外四个病毒对应位置处氨基酸都不相同，但rsSHC014的第三个关键氨基酸是精胺酸R，麸酰胺酸Q与精胺酸R是理化性质相似，可相互替换的关联氨基酸；
第一个关键氨基酸是亮氨酸L（白氨酸），它也与另外四个病毒对应位置处氨基酸都不相同，但它与这些对应位置处的氨基酸电场、电离性质接近，五个病毒的第一个关键氨基酸要么是电荷均匀的非极性氨基酸，要么是不带电荷的极性氨基酸。

4。新冠与Sars-Cov五个关键位置上的氨基酸只有第五个相同，其它四个都不相同，但援引相关论文，这四对不同氨基酸的疏水性和静电极性都非常相似；

5。援引相关论文，从Sars-Cov到新冠，虽然发生了四个关键氨基酸的改变，但两者RBD（受体结合域）的3-D结构几乎没有变化，或者说，两者RBD的空间形态高度同构；而且，在这两个RBD与人类受体的接触界面上，表现出了相似的范德华力（一种分子间的电性引力）和静电作用效果；

6。第5。点的结论保证了新冠与SARS一样，也能与人类细胞受体ACE2发生强相互作用并良好结合，从而使新冠具备了感染人类的能力。

7。新冠刺突蛋白RBD决定人类感染能力的五个关键氨基酸不是随机突变、无目的进化产生的，它们是基于明确的参照物，人为精心选择的结果。作为参照物的rs3367、rsSHC014，也是专门挑选的可跨物种传播，可感染人体细胞的极为罕见的类SARS冠状病毒。

我衷心感谢所有关注本文，并参与本文讨论的朋友。

同时，我非常希望，科学、学术界的同仁、朋友们，也能够注意到本文，并对上述发现、事件、判断予以核查、确认，及展开进一步的研究。

下面，让我们从一对姐妹病毒开始展开后续内容。

姐妹病毒：CoVZC45、CoVZXC21是已知的与新冠病毒（SARS-CoV-2）血缘关系最接近的冠状病毒。类SARS冠状病毒CoVZC45，2017年2月分离自舟山蝙蝠，基因序列2018年1月上传至国际基因库，全名为bat-SL-CoVZC45，GenBank ID为：MG772933.1。它的姐姐类SARS冠状病毒CoVZXC21，2015年7月分离自舟山蝙蝠，与妹妹CoVZC45同一天上传至国际基因库，全名是bat-SL-CoVZXC21。

CoVZC45与新冠（SARS-CoV-2）基因组（基因序列）的相似度是87.5%（我用Blast比照的结果是89.12%），CoVZXC21与SARS-CoV-2的相似度是87.3%。这对姐妹彼此的相似度是97.48。在绝大多数情况下，涉及CoVZC45的内容同样适用于CoVZXC21。

相比之下，SARS-CoV（非典、萨斯）与SARS-CoV-2相似度只有78.7%，比姐妹病毒低近10个百分点。

Sars-Cov（红）、CoVZC45（蓝）、CoVZXC21（紫）与Sars-Cov-2(2019-nCov)基因序列一致性对照图

RaTG13、Sars-Cov、CoVZC45、WIV1等冠状病毒与Sars-Cov-2(2019-nCov)基因序列一致性对照图。2019-nCov是新冠的早期命名。

最近媒体频频提起的RaTG13不是新冠的近亲。RaTG13与SARS-CoV-2相似度虽然高达96.2%，但它只有基因序列，没有病毒毒株实证，它的基因序列是“分析得出”的，很可能就是人为“创作”出来的；而且，即使它确实存在，它与新冠也没有时间进化关系，新冠不可能由它进化而来。关于RaTG13与新冠的进化无关性，南方医科大学的论文2020年2月20日的论文“新型冠状病毒SARS-CoV-2的变异和进化分析”已经给出了明确说明。该论文的一个地址：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7086142/

如果新冠是自然进化产生的，它最可能是由CoVZC45或它的姐姐进化而来的。但是这对姐妹病毒与新冠之间，横着一道进化的天堑。观察前面两个插图，可以注意到，除RaTG13外，图中其它病毒与新冠在S蛋白位置都存在着鸿沟般的巨大差异。姐妹病毒进化为新冠的天堑，就是它们与新冠在S蛋白上的显著差异。CoVZC45与新冠其它蛋白的相似度都不低于94%，但S1蛋白（S蛋白的前半部分）的相似度却猛降为69%。CoVZC45要进化成为新冠，必须跨越S1蛋白差异天堑，完成一个极不均衡的进化过程，才能实现由不可感染人到可感染人的华丽转身。

自然的冠状病毒约有一百种，绝大多数天然冠状病毒不能进入人体细胞，无法感染人类。大自然设置了冠状病毒的传播屏障：将S1蛋白决定宿主感染能力的重要部位设置为高度保守区域，这些部位的氨基酸通常不会发生突变。S1蛋白重要部位的稳定性使绝大多数冠状病毒在漫长的岁月里只能感染固定的动物宿主，难以跨物种传播，感染人类。

冠状病毒能否进入宿主细胞，感染宿主，取决于它有没有打开宿主细胞的钥匙。如果有匹配的钥匙，它就能与宿主细胞表面的相关受体（相当于细胞锁）结合，继而进入宿主细胞。冠状病毒的钥匙就是它的S蛋白，即Spike蛋白，也叫刺突蛋白。刺突蛋白包括相连的两个部分（两个亚基），最外部的是S1蛋白，S1蛋白与病毒包膜之间的是S2蛋白。S2蛋白相当于钥匙的手柄部分，而S1蛋白相当于钥匙的齿面部分。S1蛋白中有一个区域叫做受体结合域（Receptor Binding Domain），简称RBD，RBD就是齿面上的钥齿部分。RBD中有五个关键位置，它们决定刺突蛋白钥匙能否与宿主细胞表面的受体结合，这五个关键位置上的氨基酸是打开宿主细胞的关键钥齿。

S1蛋白与宿主细胞受体（如ACE2）结合成功后，病毒可进而通过“胞吞”（如Sars-Cov）或“膜融合”（如Sars-Cov-2）两种方式之一进入宿主细胞。

可感染人类，并产生疾病症状的冠状病毒已知有7种，其中包括SARS（Sars-Cov）和新冠（Sars-Cov-2）。除这7种病毒外，还有两个很特别的冠状病毒：rsSHC014和rs3367，它们也能与人体细胞受体ACE2（Angiotensin Converting Enzyme2，血管紧张素转换酶2）结合，继而进入人体细胞，但不会使人发病。

RsSHC014，亦称作SHC014-Cov或SHC014病毒，GenBank ID为: KC881005.1。

rs3367，也叫WIV1病毒（SL-CoV-WIV1），GenBank ID为: KC881006.1。前面第二个贴图中出现了这个病毒。

RsSHC014、rs3367都搜集自云南昆明中华菊头蝠（亦称中华马蹄蝠）的肠道与粪便样本，其病毒株分离获得时间同为2011年4月，2013年4月，它们的基因序列同时上传至国际基因库。

RsSHC014、rs3367与SARS-CoV的基因组相似度均为95%，被认为极可能是SARS-CoV的自然进化来源。rs3367的RBD（Receptor Binding Domain，受体结合域）与SARS-CoV接近程度相当高，在RBD与宿主受体ACE2直接接触的14个位点中，rs3367与SARS-CoV在11个位点上氨基酸相同，虽然另有三个位点氨基酸不同，但rs3367仍能与hACE2（Human ACE2）良好结合并进入人类细胞。相比之下，在RBD14个直接接触位点中，RsSHC014与SARS-CoV在7个位置上氨基酸不同，但2015年秋拉尔夫·S·巴里克、Vineet D Menachery、石正丽、葛行义等人的著名实验证明，另外7个位点的相同氨基酸已经足以确保RsSHC014的刺突蛋白与hACE2的结合能力。

rs3367是一种极不寻常的的冠状病毒，它具备强大的跨物种传播能力，它能感染的动物包括：人类、果子狸、貉、恒河猴、雪貂、水鼬、猫、蝙蝠、老鼠。

rs3367和RsSHC014是冠状病毒领域的重要研究对象，对它们的研究主要聚集于其Spike蛋白，即刺突蛋白，并已经获得了相当透彻的了解。列举几个与rs3367或RsSHC014紧密相关的研究工作。

2013年10月， 石正丽、Peter Daszak、葛行义等人发表了一篇重要论文：”Isolation and characterization of a bat SARS-like coronavirus that uses the ACE2 receptor”，论文地址：https://www.nature.com/articles/nature12711

该论文对rs3367（实验使用的SL-CoV-WIV1与rs3367有99.9%的序列一致性）进行了深入研究，证实了rs3367或WIV1具有跨物种传播能力：可与细胞的ACE2受体结合，并以此进入人类、果子狸、中华马蹄蝠的细胞。该论文证实了，自然界中存在与Sars-Cov一样可跨物种传播的类Sars冠状病毒，它被认为是Sars-Cov起源于自然界类Sars冠状病毒的有力证明。

2015年11月，Ralph S Baric、Vineet D Menachery、石正丽、葛行义等人发表了著名的病毒合成实验论文，参与论文的包括美国、中国、瑞士三国的大学、研究机构、政府部门。论文地址：
https://www.nature.com/articles/nm.3985

这次研究最重要的实验成果是，用RsSHC014的刺突蛋白和Sars-Cov-MA15（一种实验室多次传代培育的可感染并使小鼠致病的Sars-Cov病毒变异体）的病毒主干合成了一种人工改造病毒，把不能使人、鼠发病的RsSHC014改造成了对人、鼠致病，使可使实验小鼠致死的嵌合病毒SHC014-MA15。这次实验为改造致病性病毒开创了道路，SHC014-MA15相当于Sars-Cov-2的一个早期原型，它们的基本原理是相同的，区别在于，Sars-Cov-2比SHC014-MA15技术上更复杂，功能更丰富、强大，更具伪装性。

2016年3月，Ralph S. Baric、Vineet D. Menachery等人又发表了一篇研究rs3367（WIV1）的论文。论文地址：https://www.pnas.org/content/113/11/3048

这一次，研究者们用rs3367的刺突蛋白与Sars-Cov-MA15合成了又一种嵌合病毒WIV1-MA15。实验证明，WIV1-MA15能够感染人体细胞，在呼吸道、体内大量复制并使人发病，但症状不及Sars严重。这是Ralph S. Baric、Vineet D. Menachery等人再一次使用嵌合技术改造病毒，并研究人工病毒对人类的致病能力，及抗体治疗。

上述两篇论文的第一作者都是Vineet D. Menachery，通讯作者都是Ralph S. Baric。他们二人都是北卡罗来纳大学教堂山分校的病毒学家、生物医药学家，同时，也都是瑞得西韦（Remdesivir）的研发人员。

上述两篇论文告诉我们，实验室改造病毒，使之跨物种传播的首要环节是换钥匙，也就是把不能打开人体细胞（即不能与人类细胞受体结合）的刺突蛋白，替换或改造成可打开人体细胞的刺突蛋白。换钥匙的核心工作是配好关键钥齿，也就是刺突蛋白RBD（Receptor Binding Domain）中的五个关键氨基酸。

作了很长的铺垫，现在可以说要害的东西了。

新冠刺突蛋白RBD的五个关键氨基酸依次为：亮胺酸L（451），苯丙胺酸F（482），麸酰胺酸Q（489），天门冬酰胺N（497）和酪胺酸Y（501）。氨基酸名称、缩写字母后的数字是该氨基酸在刺突蛋白氨基酸序列中的序号。

CoVZC45刺突蛋白RBD对应位置的五个关键氨基酸为：丝氨酸S（446），空缺，丝氨酸S（470），缬胺酸V（478），酪氨酸Y（482）。

不难发现，CoVZC45与新冠只有第五个关键氨基酸相同，同为酪氨酸Y，而且，CoVZC45第二个关键钥齿位置的氨基酸缺失！如果CoVZC45要进化为新冠，它必须：
在第二个关键位置处突变增生出一个苯丙胺酸F；
将第一个关键钥齿丝氨酸S（446）突变或进化为亮胺酸L；
将第三个关键钥齿丝氨酸S（470）突变或进化为麸酰胺酸Q；
将第四个关键钥齿缬胺酸V（478）突变或进化为天门冬酰胺N；
保持第五个关键钥齿酪胺酸Y不变。

另外，不难注意到，两个病毒S1蛋白关键钥齿有不小的错位（氨基酸序号不一致），需要变异增生更多的氨基酸来消除，这无疑将加大CoVZC45进化为新冠的难度。

下面是SARS、rs3367、rsSHC014的五个关键钥齿情况：
SARS刺突蛋白RBD的五个关键氨基酸为：酪氨酸Y（442），亮胺酸L（472），天门冬酰胺N（479），苏胺酸T（487）和酪氨酸Y（491）；
rs3367刺突蛋白RBD对应的五个关键氨基酸为：丝氨酸S（443），苯丙胺酸F（473），天门冬酰胺N（480），天门冬酰胺N（488），酪胺酸Y（492）。
rsSHC014刺突蛋白RBD对应的五个关键氨基酸为：色胺酸W（443），脯胺酸P（473），精胺酸R（480），丙胺酸A（488）， 组胺酸H（492）。
注意，精胺酸R、麸酰胺酸Q是一对理化性质相似，可以互相替换，对受体结合性影响较小的氨基酸；组胺酸H与酪胺酸Y也是一对理化性质相似，可以互相替换，对受体结合性影响较小的氨基酸。

将五个病毒的关键钥齿情况汇总于下表。

从上表很容易观察到：
1。在第五个关键钥齿位置，前四个病毒的氨基酸都是酪胺酸Y，rsSHC014的相应氨基酸虽然是组胺酸H，但它与酪胺酸Y是可替换的氨基酸钥齿。这可能说明，在五个关键钥齿中，第五个最核心，也最保守，是决定人类感染能力的最重要的一个钥齿氨基酸；
2。新冠的第四个关键钥齿、第二个关键钥齿都与rs3367相同；
3。新冠的第三个关键钥齿麸酰胺酸Q虽然与其它四个病毒都不相同，但它与rsSHC014的对应关键钥齿互为可替换的氨基酸。

只有第一个关键钥齿亮胺酸L的来历渊源尚不完全清楚。五个病毒中，只有CoVZC45的刺突蛋白打不开人体细胞，其它四种病毒的刺突蛋白对人体细胞都有效。我简单对比考察了除CoVZC45之外其它四个病毒的第一个关键钥齿，从上图第二列可见，相应的四个氨基酸依次是：亮胺酸L（Sars-Cov-2）、酪胺酸Y（Sars-Cov）、丝氨酸S（rs3367）、色胺酸W（rsSHC014）。

这四种氨基酸中，亮氨酸L，色氨酸W是电荷分布均匀的非极性氨基酸，丝氨酸S，酪氨酸Y则是不带电荷的极性氨基酸。也就是说，四种能感染人的病毒一个关键钥齿氨基酸都是电荷分布均匀或电荷中性的，它们的电场、电离属性接近。

如果新冠是由CoVZC45自然进化产生的，那么，CoVZC45在五个关键钥齿部位的进化情况是：
在第二个关键钥齿处突变增生出与rs3367对应位置相同的苯丙胺酸F；
第四个关键钥齿缬胺酸V（478）突变或进化为与rs3367对应位置相同的天门冬酰胺N；
第三个关键钥齿丝氨酸S（470）突变或进化为与rsSHC014对应位置处的精胺酸R可互相替换的麸酰胺酸Q；
第一个关键钥齿丝氨酸S（446）突变或进化为电场、电离属性接近的亮胺酸L；
保持第五个关键钥齿酪胺酸Y（482）不变（但它的位置序号将变为501，因为在它前面有新增生的氨基酸）。

上述四项突变、进化都发生在刺突蛋白的高度保守区域，通常，高度保守区域内的氨基酸是很难发生突变的。

CoVZC45是舟山群岛上的病毒，rs3367、rsSHC014是云南的病毒，这两个病毒恰巧又是罕见的有跨物种传播能力的病毒。CoVZC45的进化情况中显示的对rs3367、rsSHC014的借鉴、学习、模仿是巧合吗？

新冠的五个关键氨基酸不是随机突变、进化产生的，它们是基于明确的参照物rs3367、rsSHC014，人为精心选择的结果。在换种语言描述新冠（Sars-Cov-2）五个关键钥齿来源之前，我把前面的汇总图再贴一次。

新冠五个关键钥齿的选择过程如下：
第五关键钥齿-酪氨酸Y是一个核心、保守钥齿，在多个病毒的对应位置出现，应照用；
以rs3367的第四关键钥齿-天门冬酰胺N为新冠的第四关键钥齿；
以rs3367的第二关键钥齿-苯丙胺酸F为新冠的第二关键钥齿；
参照rsSHC014的第三关键钥齿精胺酸R， 选择与精胺酸R理化性质相似，可互相替换的麸酰胺酸Q为新冠的第三关键钥齿；
参照Sars-Cov、rs3367、rsSHC014三病毒第一关键钥齿的理化特性，在电场、电离特性相近的氨基酸中挑选适配的新冠第一关键钥齿，通过实验确定以亮氨酸L为新冠的第一关键钥齿。

如上选择的五个关键钥齿的RBD效果，及与Sars-Cov的对照：
1。新冠与Sars-Cov的五个关键钥齿氨基酸只有第五个相同，其它四个都不相同，但四对不同氨基酸的疏水性和静电极性都非常相似；
2。虽然有四个关键氨基酸不同，但两者RBD（受体结合域）的3-D结构几乎没有变化，或者说，两者RBD的空间形态高度同构；而且，在这两个RBD与人类受体的接触界面上，表现出了相似的范德华力（一种分子间的电性引力）和静电作用效果；
3。与SARS一样，新冠的RBD也能与人类细胞受体ACE2发生强相互作用并良好结合，新冠因而也具备强大的感染人类的能力。

SARS-Cov与Sars-Cov-2刺突蛋白关键氨基酸异同，及空间结构示意图

与新冠、Sars-Cov二病毒RBD空间结构及受体结合能力相关的两个论文。

论文一。2020年1月21日，来自中国科学院上海巴斯德研究所等单位的徐心恬、陈萍、王靖方等学者在SCIENCE CHINA Life Sciences（《中国科学：生命科学》）上发表了一篇论文，题为“源于武汉爆发的新型冠状病毒的进化及其棘突蛋白对人类传播风险的建模”(Evolution of the novel coronavirus from the ongoing Wuhan outbreak and modeling of its spike protein for risk of human transmission)。论文地址为：
https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s11427-020-1637-5.pdf

论文指出：
a）尽管新冠与SARS-CoV二者S蛋白的总体同源性较低，但二者的RBD区域却有较高的同源性；
b）令我们惊讶的是，尽管替换了五个重要的界面氨基酸残基中的四个，但新冠仍与人体ACE2有着显著的结合亲和力；
c）进一步观察发现，新冠的S蛋白和SARS-CoV的S蛋白在RBD域具有几乎相同的三维结构，在相互作用界面上保持了相似的范德华力和静电性质。   

论文二。2020年2月19日，美国德克萨斯大学奥斯汀分校Jason S McLellan团队，及国家过敏和传染病研究所的研究人员在Science杂志上联合发表了题为“Cryo-EM Structure of the 2019-nCoV Spike in the Prefusion Conformation”的论文。论文地址为：
https://science.sciencemag.org/content/367/6483/1260

论文指出：
a) 2019-nCoV与SARS-CoV的RBD存在一定的构象差异，但当按某一角度对齐时，二者就呈现出较高程度的结构同源性。
b) 两种病毒的S1蛋白与ACE2的复合体非常相似；
c) 2019-nCoV的S1蛋白与ACE2的结合亲和力是SARS的10-20倍。

最后，简要概括一下新冠实验室改造的主要流程：
用CoVZC45的主干与Sar-Cov（或rs3367、rsSHC014）嵌合得到新冠的原型病毒。原型病毒已具备感染人的能力；
参照rs3367、rsSHC014的关键钥齿氨基酸，选择新冠的关键钥齿氨基酸；
参照rs3367、rsSHC014、Sars-Cov的RBD及S1蛋白构成，编辑新冠RBD及S1蛋白的其它位置，模糊嵌合操作痕迹；
进行其它功能改造，包括复制、扩散能力增强、提供免疫破坏力，抗免疫能力、免疫干扰能力等等；
进行其它实验室改造痕迹模糊化修饰。

（正文完）