人生沒有用不到的經歷

繼Delta突變株之後，最近又有新的突變病毒B.1.1.529 (Omicron)，被媒體炒得很毒，版主認為新冠病毒的RNA genome最後會在歐美及南亞人身上突變成Inactive mutant，然後消失，或轉變成另一種致病力很弱的冠狀病毒(Non-pathogenic mutant)。Omicron的Spike protein有32個突變，這很正常，大部分來自細胞的C-to-U及A-to-I deaminase對病毒RNA造成的突變。人類有文字的歷史數千年，因一次病毒流行死亡5-10%的人，再正常不過了！新冠病毒對人類的天擇淘汰率不會超過0.5%，華人小於0.05%，台灣要學中國不斷清零，等歐美把病毒轉變成Inactive mutant，到時再開放邊境，可大幅減少死亡。再等兩年，跟古人比，不算長。

細胞如何使病毒突變成Inactive mutant？這很難解釋，版主試著用簡單的方式來說明。華人把病毒轉變成Inactive mutant的速度很快，大約兩個月(Delta病毒進入台灣好幾次，最後都自然消失)，其他人種很慢，可能要3-4年，但跟人類漫長的歷史相比，三四年如同一轉眼。

   
圖一：RNA從細胞DNA合成出來，內部會形成多個Hairpin的二級結構(如上圖，A--U, C--G)。

有些RNA本身就有特殊功能，會把二級結構摺疊成三級結構，如tRNA及Ribozyme。

 
圖二：tRNA的二級(左)與三級結構(右)

 
圖三：Ribozyme的二級(B)與三級結構(C)

細胞有兩類RNA editing的Deaminase在免疫反應Cytokine的刺激下，可促進新冠病毒RNA突變：
1. A-to-I deaminase：ADAR(Adenosine deaminase acting on RNA)
 

2. C-to-U deaminase：APOBEC(Apolipoprotein B mRNA Editing Catalytic Polypeptide-like)
     

細胞裡許多蛋白經由RNA editing，可造成一種蛋白存在兩種或多種不同功能的自然突變。神經細胞的Glutamate receptors之中，GluA2、GluA3、GluA4、GluK1、GluK2即存在兩種或多種不同功能的自然突變。以GluA2為例，突變發生在Pre-mRNA(Intron尚未切掉)，如下圖：
   
https://www.mdpi.com/2073-4425/8/2/60/htm
圖四: ADAR2造成GluA2-Q607R突變
A. ADAR1有兩種，細胞平常主要表現ADAR1S-p100；ADAR1L-p150在病毒感染時會被Interferon誘導出來，被認為參與病毒RNA突變，使病毒失去繁殖能力。ADAR3可能沒有功能。
B. GluA2的Pre-mRNA合成出來後，Exon-11與Intron-11若形成圖中的Hairpin結構，ADAR2就會用ds RBD(double stranded RNA binding domain)黏在特殊雙股RNA序列。
C. ADAR2把mRNA的Codon-607的CAG的Adenosine去胺(Deamination)變成Inosine，造成CIG突變。蛋白合成時，CAG會加上Glutamine(Q)，CIG會加上Arginine(R)。GluA2-607Q會讓鈉、鉀、鈣離子通過，GluA2-607R只會讓鈉、鉀離子通過。

GluA2的另一個經由RNA editing的突變點在第764個胺基酸，R(Arginine)-->G(Glycine)，不同的神經細胞，在不同時期(從胎兒到老年)，GluA2-764R or GluA2-764G，兩者含量比例都不同，何以如此？只有天知道！我們不了解的地方還很多，所以不要逆天行事。

 
圖五：GluA2 607Q/R and 764R/G editing，一個神經細胞同時存在GluA2-607Q/764R,607Q/764G,607R/764R,607R/764G 四種GluA2 Receptor。

小腸製造Chylomicron需要Apolipoprotein B-48(ApoB-48)，肝臟製造VLDL需要Apolipoprotein B-100(ApoB-100)，兩者來自APOBEC1對ApoB mRNA editing，簡圖如下：
 
圖六：ApoB在肝臟表現全長蛋白(ApoB-100，4536個胺基酸)，mRNA全長14121個鹼基，第6666個鹼基(Cytidine)在小腸經APOBEC1去胺(Deamination)變成Uridine，恰巧碰到Stop codon(UAA)，蛋白質合成在第2152個胺基酸停止(ApoB-48)。

下圖是ACF-APOBEC12對ApoB mRNA第6666個鹼基的C-to-U editing。
 
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15659357/
圖七：ApoB mRNA C-to-U editing at base 6666
A: ApoB mRNA的三級立體結構
B: 分子振動露出U6671---A6681 mooring sequence (Hairpin bases pairing with U6657---C6666)
C: ACF(APBEC1 complementary factor)抓住U6671與U6678
D: APBEC1附著在ACF上，並與Mooring sequence結合，使C6666 deamination，變成U6666。
E: C-to-U mutation at C6666。

APOBEC family有11種Isoforms
 
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4930407/
圖八：APOBEC family proteins。ZDD=Zinc-dependent deaminase sequence motif，是與RNA結合並進行Deamination的部位。
AID：Activation-induced deaminase，存在於B cell，讓抗體基因(DNA)進行Somatic hypermutation，增加抗體的複雜性與專一性。
APOBEC1:主要存在於肝臟與小腸
APOBEC2:主要存在於肝臟、心臟、骨骼肌。
APOBEC3s：主要存在於免疫系統
APOBEC4：功能不明
APOBEC1與APOBEC3s，與SARS-CoV2的RNA-editing有關。

關於ADAR與APOBEC對SARS-CoV2的RNA-editing，可參考下文
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32596474/