Comparative Genome Analysis of Infectious Human and Domestic Animal Coronaviruses

(1)

Journal of Veterinary Research 51

J Vet Res, Volume 78, Number 1, 2023, 51-65

Comparative Genome Analysis of Infectious Human and Domestic Animal Coronaviruses

Taraneh Rajaei^1, Gholamreza Nikbakht Brujeni^2, Fateme Frootan^3, Jalil Mehrzad^2, Pouya Houshmand^1

1 Graduated from the Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran

2 Department of Microbiology and Immunology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran

3 Institute of Agricultural Biotechnology, National Institute of Genetic Engineering & Biotechnology (NIGEB), Tehran, Iran Received: 17 December 2022, Accepted: 1 March 2023

Abstract

BACKGROUND: Coronaviruses, which mainly cause gastrointestinal and respiratory infections, have been identified in various species. Among the extensive genomic data of disease-causing Coronaviruses in humans and animals, some similarities can be analyzed by in-silico methods.

OBJECTIVES: In the present study, comparative genome analysis of medical and veterinary medicine Coronaviruses was performed to obtain more accurate information about the genetic similarities and differences of different members of this family.

METHODS: The genomic sequences were retrieved from NCBI and Virus Pathogen Resource databases. Using the NCBI database blast algorithm, all sequences were aligned with the SARS-CoV-2 genome sequence, and similarity was obtained. Amino acid sequences of structural and non-structural proteins associated with coding regions (CDS) were aligned separately with the SARS-CoV-2, and their similarities were calculated. The 3D structure from each protein was compared with the corresponding protein in SARS-CoV-2, and Template Modeling Scores (TM-Score) were obtained. A phylogenetic tree of different species of the Coronaviridae family was drawn based on nucleotide and amino acid sequence data.

RESULTS: Nonstructural coding gene sequences detected the highest interspecies similarities in nucleotide, amino acid sequence, and 3D structure (nsp12, nsp13, nsp14, and nsp16). The ORF1ab, encoding non-structural proteins, carries essential functions for viral replication.

CONCLUSIONS: This study showed that the transcription complex is highly conserved among human and animal Coronaviruses. A comparison and analysis of the Coronaviridae transcription complex can be considered a key target for diagnosing, developing antiviral therapies, and designing vaccines.

Keywords: Coronavirus, Domestic, Genome, Phylogenetic, Transcription complex

Corresponding author: Gholamreza Nikbakht Brujeni, Tel/Fax: 021-61117057 How to cite this article:

Figure Legends and Table Captions

Table 1. The hosts and accession numbers of the studied coronaviruses.

Table 2. 3D models of the non-structural proteins of coronaviruses and their PDB IDs.

Table 3. Percentage of similarity of amino acid sequences of different Coronaviruses compared to their corresponding sequences in SARS-CoV-2.

Table 4. Results of the nucleotide sequence alignment of the ORF1ab region of important members of the Coronaviridae family and the SARS-CoV-2 genome.

Table 5. Results of the pairwise structure alignment analyses of encoded proteins by the ORF1ab gene region.

Figure 1. Composition and structure of SARS-CoV-2 (WH-Human 1 CoV) genome in comparison with the genome of veterinary coronaviruses.

Figure 2. The percentage of similarity of amino acid sequences of proteins encoded by ORF1ab region in different coronaviruses compared to the corresponding sequences in SARS-CoV-2.

Figure 3. Comparison of the 3D structures of (A) nsp12 and (B) nsp13 proteins in SARS-CoV-2 (brown structures) and IBV (blue structures).

Figure 4. Comparison of the 3D structures of (A) nsp12 and (B) nsp13 proteins in SARS-CoV-2 (brown structures) and FCoV (blue structures).

Figure 5. Comparison of the 3D structures of (A) nsp12 and (B) nsp13 proteins in SARS-CoV-2 (brown structures) and CCoV (blue structures).

Figure 6. Comparison of the 3D structures of (A) nsp12 and (B) nsp13 proteins in SARS-CoV-2 (brown structures) and BCoV (blue structures).

Figure 7. The phylogenetic tree that obtained from the comparison of the complete genome of SARS-CoV-2 and other members of the Coronaviridae family.

Figure 8. The phylogenetic tree was obtained by comparing the amino acid sequences encoded by the ORF1ab gene region in SARS-CoV-2 and other members of the Coronaviridae family.

10.22059/jvr.2022.346341.3289

Rajaei, T., Nikbakht Brujeni, G., Frootan, F., Mehrzad, J., Houshmand, P. Comparative Genome Analysis of Infectious Human and Domestic Animal Coronaviruses. J Vet Res, 2023; 78(1): 51-65.

doi: 10.22059/jvr.2022.346341.3289

20.1001.1.20082525.1402.78.1.6.8

(2)

Journal of Veterinary Research

25

هرود 87 هرامش ، 1 ، 1041 ، 56 - 61

لحت لی اقم هسی یا وانورک مونژ سوری

یاه ب یازیرامی ماد و ناسنا

ئاجر هنارت

1ی ، تخبكین اضرملاغ ینجورب

نتورف همطاف ، 1

لج ، 3

لی دازرهم وپ ، 1

ای دنمشوه

1

کشزپماد هدکشناد هتخومآ شناد1

ی ا ،نارهت ،نارهت هاگشناد ناری

بورکيم هورگ5

یژولوي ا و

،یژولونومی ناریا ،نارهت ،نارهت هاگشناد یکشزپماد هدکشناد

ناریا ،نارهت ،ىروانف تسیز و كيتنژ ىسدنهم ىلم هاگشهوژپ ،ىزرواشك ىژولونکتويب هدکشهوژپ3

:تفایرد خیرات 52

هام رذآ 1041 ، شریذپ خیرات :

14 هام دنفسا 1041

هدیكچ

هعلاطم ۀنیمز :

سوریوانورك تنوفع لماع ًاتدمع هك ییاه

هدش ییاسانش نانابزيم زا یعيسو فيط رد ،دنتسه یسفنت و یشراوگ یاه .دنا

هداد هوبنا نيب رد یمونژ یاه

هب زا هدمآ تسد توافت هداوناخ نیا

یم هدید یتاهباشت و اه شور اب ليلحت لباق هك دوش

یزاجم یاه م

ی دشاب .

فده : رد هعلاطم رضاح سوریوانورك یمونژ هسیاقم تسد فده اب یکشزپماد و یکشزپ هزوح رد مهم یاه

هب یبای تاعلاطا ب ي رتش و قد ي ق رت زا تاهباشت و توافت اه ی

یکيتنژ .تسا هتفرگ تروص هداوناخ نیا فلتخم یاضعا

شور راک : یلاوت هنوگ یمونژ یاه هاگیاپ زا سوریو انورك یازیراميب مهم یاه

هداد یاه وNCBI

یلاوت تسلاب متیروگلا زا هدافتسا اب ،همادا رد .دش جارختساVPR یاه

هنوگ ریاس اه سوریو مونژ یلاوت اب SARS-CoV-2

مه فیدر یلاوت .دش هبساحم تاهباشت دصرد و نيئتورپ هنيمآديسا یاه

اب طبترم یراتخاسريغ و یراتخاس یاه

( هدنوشدك یحاون مه هناگادج تروص هب )CDS

نآ تهابش نازيم و دندش فیدر سوریو رد رظانتم نيئتورپ اب نيئتورپ ره ییاضف یاهراتخاس .دش هبساحم اه

SARS-

CoV-2 و دندش هسیاقم یبلاق یهد زايتما لدم تروص هب تاهباشت نازيم

(TM-Score) هب

هلسلس تخرد ،نایاپ رد .دمآ تسد هنوگ رابت

هدیریوانورك یاه یانبم رب

هداد یاه یلاوت يسا و یديتوئلكون .دش مسر هنيمآد

جیاتن : نيب تاهباشت نیرتشيب هنوگ

،ییاضف لاکشا و یديساونيمآ ،یديتوئلكون یلاوت ظاحل زا ،یا نيئتورپ رد

یراتخاسريغ یاه nsp12

، nsp13 ، nsp14 و nsp16

نژ .دش هدهاشم نيئتورپ نیا هدننك دك یاه

اه ینژ هيحان رد ORF1ab

.دراد یتايح یشقن سوریو یرادرب تشونور رد هك دنراد رارق

هجیتن یریگ ییاهن : هب جیاتن ساسا رب یرادرب تشونور عمتجم رضاح هعلاطم زا هدمآ تسد

تهابش سوریوانورك نيب رد یدایز یاه .دراد یماد و یناسنا یاه

هداد یاه

یليلحت و یقيبطت سوریو یرادرب تشونور عمتجم

یم ار سوریوانورك هداوناخ یاه ناوت

شور هعسوت تهج مهم فده كی ناونع هب

،صيخشت یاه نامرد عاونا

دض یاه

.داد رارق هدافتسا دروم نسكاو یحارط و یسوریو تاملک یدیلک : هلسلس ،مونژ ،یماد یرادرب تشونور عمتجم ،سوریوانورك ،رابت

پك ی ار ی

©ت قحت ي تاق کشزپماد ی : سرتسد ی

؛دازآ پك ی رادرب ی

، زوت ی ع و رشن ارب ی هدافتسا لماك اب ركذ عبنم دازآ تسا

.نارهت هاگشناد تاراشتنا هسسؤم :رشان

ون ی هدنس لوئسم : اضرملاغ تخبکين ینجورب

، بورکيم هورگ یژولوي ا و

،یژولونومی ناریا ،نارهت ،نارهت هاگشناد یکشزپماد هدکشناد

همدقم

( انورك هداوناخ یاضعا Coronaviridae

سوریو ،) ششوپ ییاه ( یانر مونژ اب راد

هتشر كت )RNA یا

تبثم م ی دنشاب سوریو نيب رد . ،انر یاه

سوریوانورك ( اه

Coronaviruses )

لوط هب یمونژ ندوب اراد اب 52

ات 35 لیوط ،زابوليك دنراد ار یمونژ یلاوت نیرت

( 1 - 3 ) سوریو . نیا یاه

دننك هدولآ ار ناسنا و یلها و یشحو نارادناتسپ ،ناگدنوج ،ناتسیزود ،ناگدنرپ لماش نانابزيم زا یعيسو فيط دنرداق هداوناخ (

0 - 2 ) یدادعت .

ههد لیاوا رد هداوناخ نیا یاضعا زا 1334

یبصع ضراوع و داح تيتاپه ،کوخ تیرتنآورتساگ ،ناگدنرپ ینوفع تيشنورب داجیا لماع ناونع هب

دندش هتخانش شوم رد (

2

، 7 ) سوریو انورك . ههد رد و دعب یتدم ناسنا یراميب لماع یاه

1324 نژوتاپ نايم زا یزاسادج ناسنا یسفنت یاه

دندش هداد صيخشت و (

8

، 3 ) . رد رخاوا لاس 5445

،یدلايم هنوگ زا یکی عويش سراس مان اب هداوناخ نیا یاه

(SARS-CoV) ثعاب

زورب

10.22059/jvr.2022.346341.3289 20.1001.1.20082525.1402.78.1.6.8

(3)

یكشزپماد تاقیقحت ۀلجم هرود▐

87 هرامش 1 ، 1041

23 ضراوع یسفنت مردنس( دیدش داح

رد )یسفنت گرم .دش ناسنا

و ريم نیا هب لاتبا زا یشان دودح سوریو

12 دصرد ملاعا دش ( 14 ) نونكات .

زا شيب 34 توکيس زا یعاونا و یبسا لعن شافخ هلمج زا فلتخم یروناج هنوگ ناونع هب اه

هدش یفرعم ناسنا هب سوریو لاقتنا نينونظم دنا

( 11 ) سپ لاس هد . زا

،نآ رد لاس 5415 رد یرگید سوریو انورك هقطنم

هنايمرواخ عويش

تفای ك سرم ه (MERS-CoV) مان

گرم و تفرگ

و ريم دودح 37 دصرد تبث ار ی دومن

( 14 ) سوریو دروم رد . هدوب ناسنا هب نآ لاقتنا یلصا لماع رتش هك داد ناشن ددعتم تاعلاطمMERS

تسا ( 15 - 10 ) لاس رد . 5413

لماع هك درك تباث یدعب تاعلاطم و دش رهاظ نيچ روشك رد هباشم ًاتبسن مئلاع اب یرگید یراميب ،یدلايم

رايسب تهابش یکيتنژ رظن زا یراميب نیا سراس سوریو هب یدایز

ووك سراس ار روهظون سوریو ليلد نيمه هب .دراد -

5 (SARS-CoV-2) و

دیووك ار نآ زا یشان یراميب -

13 ( COVID-19 دنديمان )

( 12

، 12 ) هيضرف نانچمه یراميب شیاديپ أشنم دروم رد . تسا حرطم یددعتم یاه

یم رظن هب اما شافخ دسر

سوریو زا یشان یمديپا دننامه اه SARS-CoV

هدوب ناسنا هب سوریو نیا لاقتنا یلصا لماوع زا یکی دنا

( 17

، 18 ) .

یراميب دیووك 13 یمديپا فلاخرب یاه

وSARS سوریو هب هدولآ دارفا زا یدایز دادعت هك دش ییاسانش ینامزMERS

SARS-CoV-2 هب

نيمه هب .دوش شرازگ ناهج رساترس زا تعرس هب یراميب نیا زا یددعتم دراوم ات دش ببس هلئسم نیا .دندوب هدرك رفس ناهج فلتخم قطانم اس رد یناهج تشادهب نامزاس ليلد ل

5454 همه تيعضو یراميب نیا یارب درك ملاعا یناهج یريگ

( 13 ) هاگیاپ تاعلاطا ساسا رب .

Worldometer هدش شرازگ ناهج رد یراميب نیا زا دروم نويليم تصش و دصناپ زا شيب هعلاطم نیا شراگن هظحل ات

زا شيب و تسا 2

هداد تسد زا ار دوخ ناج یراميب نیا رثا رب رفن نويليم .دنا

هقبط ساسا رب یدنب

،دیدج هداوناخ Coronaviridae ار

هب ود ریز هداوناخ Orthocoronavirinae و

Letovirinae ميسقت

یم دننك .

هداوناخریز Orthocoronavirinae

لماش راهچ سنج

،سوریوانوركافلآ

،سوریوانوركاتب و سوریوانوركاماگ

تسا سوریوانوركاتلد (

2 ).

هب روط

یلك افلآ و سوریوانورك اتب اه

ًاتدمع نارادناتسپ ار

هدولآ هدرك یم تاناويح رد یشراوگ و ناسنا رد یسفنت یريگرد بجوم و دنوش

( 54 ) اماگ .

سوریوانورك اه

و اتلد سوریوانورك اه

ًاتدمع ناگدنرپ هدولآ ار یم

؛دننك اب نیا لاح یضعب زا نآ اه یم دنناوت نارادناتسپ ار

زين هدولآ ننك د ( 51 ) .

نونكات تفه انورك سوریو یناسنا ییاسانش هدش

هك تسا ود دروم ینعی نآ Human coronavirus 229E (HCoV-229E) و

(HCoV-

NL-63) Human coronavirus NL63

رد سنج افلآ و سوریو انورك جنپ

دروم ینعی رگید Human coronavirus HKU1 (HCoV-

HKU1) ، Human coronavirus OC43 (HCoV-OC43) ،

MERS-CoV ،

SARS-CoV و

SARS-CoV-2 رد

سنج اتب انورك سوریو

رارق اب .دنراد صخشم ندش یلاوت یمونژ SARS-CoV-2 سوریو نیا ،

زين رد سنج اتب سوریوانورك رارق

هداد هدش تسا ( 55 , 53 ).

نابزيم رد سوریو انورك ،دعتسم یاه

یعوفدم ای و یسفنت هار زا رتشيب اه -

یم لقتنم یناهد نآ مومع و دنوش

رد ار دوخ ريثکت نيلوا اه

هتخای یپا یاه یم ماجنا لايلت دنهد

( 50

، 52 ) ريظن یخرب . HCoV-OC43

، HCoV-229E و

Porcine respiratory coronavirus

(PRCoV) هتخای رد بلغا

یپا یاه یم ريثکت یسفنت متسيس لايلت دنوش

( 52 ) سوریو انورك یقبام . ريظن اه

Transmissible gastroenteritis

virus (TGEV)

، Bovine coronavirus (BCoV)

، Porcine hemagglutinating encephalomyelitis virus (PHEV)

، (CCoV)

Canine coronavirus ،

Feline coronavirus (FCoV) یشراوگ هیوس و

(MHV) Mouse hepatitis virus

هتخای یپا یاه هلول لايلت

هدولآ ار شراوگ یم

دننك ( 57 ).

تنوفع زا یشان مئلاع سوریو نیا زا یخرب .تسا عونتم رايسب یسوریو انورك یاه

تنوفع اه هدور یاه

یا یب یم داجیا تملاع رد هك دننك

یم تيعمج رد سوریو اقب بجوم غلاب تاناويح سوریو نیا زا یخرب رگید فرط زا .دوش

نانابزيم رد دیدش یراميب زورب ثعاب تسا نکمم اه

.دنوش دوخ یم ناوج تاناويح رد لاهسا داجیا هب رجنمTGEV

تسا هدنشك ًلاومعم و دوش (

57

، 58 ) ،نينچمه . SARS-CoV

داجیا زا سپ

و هدش یناتحت یسفنت ريسم دیدش تنوفع ثعاب ،یناقوف ییاوه ريسم رد تنوفع ای

Feline infectious peritonitis virus (FIPV) تروص هب

كيمتسيس یم شرتسگ

یراميب هب رجنم و دبای یاه

ليلحت هبرگ رد هدنرب یم ناناس

دوش ( 53

، 34 ) هنوگ . بجوم زين یشوم سوریوانورك یاه

تنوفع ازب و یکشا ددغ ای یسفنت یاه یم یق

یراردا متسيس اب لخادت تروص رد و دنوش -

یم داجیا للاتخا زين لثم ديلوت رد هدام یلسانت .دننك

هدور تنوفع ًاتدمع کوخ ردPHEV یم داجیا یا

یم یلو دنك ريگرد ار هدعم باصعا سوریو نیا زا لصاح تنوفع .دشاب مه كيپورتورون دناوت

هدعم هيلخت زا عنام و هدرك یم

صاح هك دوش تسا هدنرب ليلحت یراميب و غارفتسا نآ ل

( 31 - 33 ).

(4)

ئاجر هنارت ی ناراكمه و لحت\

لي مونژ ی و انورك سوری اه

20

سوریو انورك مونژ هيحان ود اه

مس ود ردUTR ت و3´

لماش هك دراد 5´

7 ات 11 ( شناوخ باق یم )ORF

دوش نيلوا . تمس زاORF

5’

،UTR ORF1ab یم ليکشت ار سوریو مونژ موس ود هك تسا

یم دك ار یراتخاس ريغ نيئتورپ هدزناش و دهد تيلاعف رد هك دنك

یاه

تشونور یرادرب .دنراد شقن مونژ یزاسدننامه و كی

پ ،مونژ هدنام یقاب موس نيئتور

( كیاپسا نيئتورپوکيلگ لماش یراتخاس یاه نيئتورپ ،)S

سکیرتام (

( یششوپ نيئتورپ ،)M ( ديسپكوئلكون نيئتورپ ،)E

یم ديلوت ار یعرف نيئتورپ یدادعت نينچ مه و )N هك دنك

نيب رد

سوریوانورك تسا توافتم فلتخم یاه

( 55

، 30

، 32 ).

هك نیا هب هجوت اب SARS-CoV-2

نيموس یسوریو انورك م

ی دشاب هك سپ زا ود سوریو MERS-CoV و

SARS-CoV رد

ود لوط

ههد ريخا تسا هتسناوت روبع اب

زا هنوگ یاه ار ناسنا ،یناويح هدولآ

و عويش دنور هب رتشيب هجوت رطخ گنز ،دنك سوریو انورك ییازیراميب

هب اه

هنوگ لاقتنا رد تاناويح مهم شقن هب رظن .تسا هدمآ رد ادص یمديپا زورب لامتحا و ناسنا هب سوریوانورك فلتخم یاه

د هباشم كيتونوئز یاه ر

ههد هسیاقم ،هدنیآ یاه هنوگ یموئتورپ و یمونژ

تسد و یسوریوانورك فلتخم یاه هدش تسارح یلاوت هب یبای

(Conserved) نيب رد

یاضعا

تسا ديفم رايسب دمآراك نسكاو ديلوت نينچمه و ینامرد ای و یصيخشت فادها یارب هداوناخ نیا رد .

هعلاطم رضاح هسیاقم يئتورپ ،یمونژ و ین

سوریوانورك رابت هلسلس تسد فده اب یکشزپماد و یکشزپ هزوح رد مهم یاه

هب یبای تاعلاطا ب ي رتش و قد ي ق رت زا تاهباشت و توافت اه ی یکيتنژ

.تسا هتفرگ تروص هداوناخ نیا فلتخم یاضعا

راک شور و داوم

عمج هداد یروآ یلاوت هسیاقم و اه

:اه نيئتورپ و مونژ لماك یلاوت یاه

هنوگ كناب زا یکشزپماد ظاحل زا مهم یسوریو یاه نژ

( NCBI https://www.ncbi.nlm.nih.gov ( دش جارختسا )

لودج 1 یلاوت اب یلاوت ره .) سوریو رد دوخ رظانتم

SARS-CoV-2 اب

تیروگلا زا هدافتسا م

تسلاب NCBI تهابش دصرد تروص هب جیاتن و تفرگ رارق هسیاقم دروم (Similarity)

( دش شرازگ لودج

3 .)

سوریو زا كی ره مونژ یديتوئلكون یلاوت ،نينچمه هداد هاگیاپ زا اه

Virus Pathogen Resource (ViPR) زا هدافتسا اب و تفایرد

سوریو مونژ اب یژولوموه رظن زا تسلاب متیروگلا SARS-CoV-2

( تفرگ رارق هسیاقم دروم لودج

0 ) یلاوت تهابش دصرد همادا رد .

ورپ ئت ي ن اه ی غ ي راتخاسر هنوگ رد ی یلاوت اب هسیاقم رد هداوناخ نیا فلتخم یاه

نآ رظانتم سوریو رد اه

SARS-CoV-2 یبایزرا دروم

رد نآ جیاتن هك تفرگ رارق ریوصت

5 .تسا هدهاشم لباق

شیپ نیئتورپ ییاضف لكش ینیب :اه

یلاوت هسیاقم زا سپ یطخ یاه

شيپ و ميسرت تهج ،یديساونيمآ و یديتوئلكون لکش ینيب

نيئتورپ ییاضف اه

رورس زا ، Robetta

نيئتورپ یدعب هس راتخاس ميسرت تهج رورس نیا .دش هدافتسا لدم زا اه

یزاس و یژولوموه یاه

ab initio یم هدافتسا یبيكرت تروص هب

لدم رد .دنك هك ینيئتورپ یدعب هس لاکشا ،یژولوموه یزاس

رب ار دراد صخشمان یراتخاس

نيئتورپ اب یلاوت هباشت ساسا دجاو یاه

یم ميسرت صخشم لاکشا لدم رد .دننك

یزاس ab initio نيققحم رظن دم یدعب هس راتخاس

یم ميسرت نيئتورپ یلاوت هب طوبرم تاعلاطا ساسا رب طقف لدم زا یخرب هك تسا ركذ هب مزلا .دوش

نيئتورپ یدعب هس یاه یاه

ريغ سوریو انورك یراتخاس لدم نیا .تسا هدش شرازگ تاعلاطم ریاس رد ًلابق اه

هاگیاپ زا اه RCSB

(https://www.rcsb.org/)

لدم نیا تسيل .دیدرگ جارختسا و اه

PDB ID نآ زا مادكره

رد اه لودج 5 .تسا هدهاشم لباق

لودج 1 . عجرم هب یسرتسد هرامش و نابزيم هنوگ یارب هداد ذخا

.رضاح شهوژپ رد هعلاطم دروم یسوریو انورك یاه

هنوگ نابزيم

Accession Number (NC)

SARS-COV-2 ناسنا

5 / 402215

SARS CoV Tor2 ناسنا

3 / 440718

ناسنا MERS 3

/ 413803

HCoV-NL63 ناسنا

5 / 442831

HCoV-HKU1 ناسنا

5 / 442277

واگ BCoV 1

/ 443402

رويط IBV 1

/ 441021

گس CCoV 1

/ 381200

هبرگ FCoV 3

/ 445342

(5)

87 هرامش 1 ، 1041

22

لودج 1 . لدم نيئتورپ هب طوبرم یدعب هس یاه سوریو انورك یراتخاسريغ یاه

و اه PDB ID نآ زا مادكره

.اه

فیدر نيئتورپ عون

سوریو عون PDB ID

فیدر نيئتورپ عون

سوریو عون PDB ID

nsp1 1 CoV-2SARS-

11 K7P7 nsp5

NL63HCoV- 7E6R

nsp1 5 SARS-CoV

15 2HSX nsp5

HCoV-HKU1 3D23

nsp3 3 CoV-2SARS-

13 6W9C nsp9

CoV-2SARS- 6WXD

nsp3 0 SARS-CoV

10 7LFU nsp9

SARS-CoV 1QZ8

nsp3 2 MERS-CoV

12 4RNA nsp9

IBV 5C94

nsp5 2 CoV-2SARS-

12 7NTT nsp10

CoV-2SARS- 6ZCT

nsp5 7 SARS-CoV

17 7K0H nsp10

SARS-CoV 2GA6

nsp5 8 MERS-CoV

18 4RSP nsp15

CoV-2SARS- 6W01

nsp5 3 IBV

13 2Q6D nsp15

SARS-CoV 2H85

nsp5 14 FCoV

54 4ZRO nsp15

MERS-CoV 5YVD

لودج 3 . یلاوت تهابش دصرد سوریو انورك هنيمآديسا یاه

یلاوت اب هسیاقمرد فلتخم یاه نآ رظانتم یاه

رد اه SARS-CoV-2 .

CCoV 23 FCoV

MERS NL IBV

BCoV SARS-CoV

1 HKU

ORF1ab 83

/ 02 37

/ 02 44

/ 07 82

/ 24 01

/ 00 48

/ 03 43

/ 82 82

/ 08

47 S / 35 32

/ 31 78

/ 34 14

/ 32 31

/ 32 28

/ 37 32

/ 72 03

/ 22

48 M / 35 28

/ 31 14

/ 31 82

/ 05 38

/ 30 47

/ 33 20

/ 34 /32

32

22 N / 34 88

/ 31 58

/ 08 03

/ 08 22

/ 53 30

/ 38 25

/ 34 70

/ 32

33 E 33/ 32

/ 58 02

/ 18 44

/ 32 33

/ 51 77

/ 34 70

/ 30 21

/ 31

ORF3a NS

NS NS

- NS

21 - / - 11

ORF3b -

83 NS / - 38

- 52 -

/ - 85

ORF7a NS

NS -

- -

04 - / - 81

ORF7b NS

NS -

- -

04 - / - 81

ORF6 -

- -

82 - / - 28

ORF8a -

- -

71 - / - 31

ORF8b -

- -

04 - 04/ -

یا :- ن یمن دك سوریو نیا رد ینژ هيحان .دوش

ینعم تهابش :NS .دشن تفای یراد

لحت ی ل راتخاس تاهباشت ود هب ود :ی

لدم نايم زا هاگیاپ رد دوجوم یدعب هس یاه

شيپ جیاتن ساسارب نينچمه وRCSB ینيب

نيئتورپ لاکشا ميسرت و نآ یدعب هس لدم هك ییاه

هعومجم ،دوبن سرتسد رد اه زا یا

لدم اب اه 3 ليلحت هب دورو تهج طرش یدعب یاه

:دندش باختنا 1

- لدم اب هطبار رد نآ راتخاس هك ییاه

رورس اب اه Robetta

شيپ لدم اهنت ،دش ینيب حطس هك دندش باختنا ییاه

نآ ییاضف راتخاس یلك تقد زا رورس نانيمطا زا رتلااب اه

74 .دوب دصرد 5

- لدم یلاوت هب طوبرم ییاضف یاه زا رتمك هك هنيمآديسا یاه

34 سوریو رد دوخ رظانتم یلاوت اب تهابش دصرد SARS-CoV-2

ندش هتشاذگ رانك هعومجم زا دنتشاد .د

3 - یلاوت یاه سا ي مآد ي هن هك

سوریو رد دوخ رظانتم یلاوت اب SARS-CoV-2

زا رتمك 34 مه دصرد یناشوپ

(Covarage) .دندش فذح هعومجم زا دنتشاد

همادا رد

شور زا هدافتسا اب

"

یراتخاس تاهباشت ود هب ود ليلحت

"

(Pairwise structure alignment analysis) هاگیاپ رد هك

دوجومRCSB

تسا (www.rcsb.org/alignment) ( یبيكرت و یراتخاس تهابش نازيم ،

Conformation نيئتورپ )

سوریو یاه SARS-CoV-2

اب

نيئتورپ سوریو انورك ریاس رد دوجوم رظانتم یاه نيئتورپ( اه

زئاح یاه 3

هسیاقم یارب روظنم نیدب .دش هبساحم )هدش حرطم طرش اه

متیروگلا زا jFATCAT (rigid)

سا نيئتورپ ییاضف راتخاس هسیاقم ماگنه ًلاومعم متیروگلا نیا زا .دش هدافت یلماکت رظن زا هك ییاه

یم هدافتسا دنراد یدایز تبارق ای یبلاق یهدزايتما لدم صخاش اب هلحرم نیا جیاتن .دوش

Template modeling score (TM-score)

مهم زا یکی صخاش نیا هزورما .تسا هدش شرازگ خاش نیرت

ص نيئتورپ ود ییاضف راتخاس تهابش نازيم یسررب یاه م

ی دشاب نازيم .

TM-score یم

هچ ره و دشاب ريغتم كی و رفص ریداقم نيب دناوت TM-score

كیدزن كی ددع هب راتخاس رظن زا نيئتورپ ود نآ ،دشاب رت

هيبش مه هب ییاضف دنتسه رت

( 32

، 37 ).

(6)

22

لودج 0 هيحان یديتوئلكون یلاوت یفیدر مه زا لصاح جیاتن. ORF1ab

هداوناخ مهم یاضعا Coronaviridae

سوریو مونژ و SARS-CoV-2

.

Query Blast Report (nt)

Protein sequence Score(bits)

)دصرد(

Identity

54712 BCoV 54875-

10355 12440-

12223 12724-

13152 13170-

17571 17353-

12100 12134-

10533 10300-

10213 10222-

17032 17085- Ab

1 ORF polyprotein 8

/ 72

3 / 21

4 / 24

4 / 28

4 / 20

4 / 25

4 / 24

1 / 02 81

80 85 34 88 83 83 31 87

10170 IBV 10518-

13273 13710-

18422 18150- ORF 1Ab

polyprotein 8

/ 81

4 / 25

1 / 02 37

34 80

HKU2 13580

13034- 12427 12523-

54370 51113-

12352 12452-

12043 12035-

12235 12277-

17233 17285-

17425 17438-

10130 10503-

13573 13034- ORF 1Ab

polyprotein 2

/ 15

8 / 81

8 / 72

3 / 22

4 / 24

1 / 24

1 / 08

3 / 11 82

84 81 83 144

31 88 31 82 80

Human NL63 coronavirus 10533

10582- 15338 13421-

13334 10407-

18553 18582-

13773 13852-

10533 10582- ORF 1Ab

polyprotein 8

/ 73

3 / 23

4 / 24

4 / 22

4 / 20

8 / 73 32

87 87 82 83 32

12445 MERS 12478-

12353 12410-

10258 10812-

12508 12530-

54735 54835-

12752 12782-

12028 12244-

17732 17723-

12774 12847-

17408 17482-

10574 10314-

17732 17853- ORF 1Ab

polyprotein 7

/ 83

8 / 72

3 / 71

3 / 23

4 / 28

4 / 22

4 / 20

4 / 25

1 / 24

1 / 02 83

82 73 33 35 82 34 30 35 35 34 31

SARS-CoV 11482

51082- 3230 14345-

522 1431-

7572 8030-

0833 2013-

8857 3523-

5721 3425-

2230 2874-

8247 8750- ORF 1Ab

polyprotein 14

/ 34

3 / 73

5 / 00

0 / 01

2 / 57

4 / 52

3 / 10

2 / 37

7 / 31 82

85 81 73 77 85 81 81 80

(7)

87 هرامش 1 ، 1041

27

-0582 0325

-1084 1207

-1552 1314

-1275 1751

-3584 3311

-0145 0122

-3218 3227 8

/ 73

3 / 23

4 / 24

4 / 22

4 / 25

1 / 08 87

82 83 34 32 87 34

18032 CCoV 18074-

18112 18123-

17284 17721-

12722 12733- ORF 1Ab

polyprotein 3

/ 23

3 / 21

4 / 24

1 / 02 144

83 80 83

18132 FCoV 18524-

17721 17832-

18217 18208- ORF 1Ab

polyprotein 8

/ 77

3 / 21

1 / 08 35

82 33

لودج 6 . هبود تاهباشت یسررب جیاتن نيئتورپ یراتخاس ود

ینژ هيحان طسوت هدنوشدك یاه ORF1ab

.

--- 1

5 nsp nsp 3 nsp 0 nsp 2 nsp 2 nsp 7 nsp 8 nsp 3 nsp 14 nsp 15 nsp 13 nsp 10 nsp 12 nsp 12 nsp

77 SARS /

* 4 32 /

* 4 37 / 4 71 / 4 38 /

* 4 30 / 4 33 / 4 33 / 4 33 / 4 38 / 4 33 / 4 33 / 4

MERS -

80 - /

* 4 30 /

* 4 83 /

* 4 82 / 4 83 / 4 33 / 4 38 / 4 37 / 4 32 / 4 32 / 4

IBV -

- - 88 -

/ - 4 72 /

* 4 72 / 4 82 / 4 38 / 4 37 / 4 37 / 4 83 / 4 32 / 4

FCoV -

- - 35 -

/ - 4 28 /

* 4 82 / 4 87 / 4 38 / 4 32 / 4 32 / 4 34 / 4 37 / 4

CCoV -

- - 88 -

/

* 4 22 /

* 4 82 / 4 87 / 4 38 / 4 32 / 4 30 / 4 83 / 4 37 / 4

BCoV -

- - 33 *

/ 4 21 / 4 75 /

* 4 82 / 4 87 / 4 38 / 4 38 / 4 37 / 4 87 / 4 38 / 4

NL63HCoV- -

- - 35 -

/ 4 24 / 4 22 /

* 4 80 / 4 87 / 4 38 / 4 37 / 4 35 / 4 83 / 4 30 / 4

HKU1HCoV- -

- - 33 *

/ 4 22 / 4 72 /

* 4 88 / 4 83 / 4 38 / 4 37 / 4 38 / 4 82 / 4 37 / 4

زا رتمك( یفاك تقد مدع*

74 لدم )دصرد رورس طسوت هدش ینيب شيپ یدعب هس یاه

Robetta . - ناشن هريت طوطخ زا رتمك تهابش هدنهد

34 یلاوت دصرد یاه

سوریو هنيمآديسا SARS-CoV-2

سوریو انورك ریاس اب ناشن هدش شرازگ دادعا ،نينچمه .تسا اه

صخاش نازيم هدنهد TM-score

یاقم زا لصاح ییاضف راتخاس هس

سوریو رد هطوبرم یراتخاسريغ نيئتورپ SARS-CoV-2

هداوناخ یاضعا ریاس و Coronaviridae

.تسا

:رابت هلسلس لیلحت هلسلس تخرد ،یکيتنژ عونت یسررب روظنم هب

رابت نينچمه و لماك مونژ هب طوبرم یديتوئلكون یلاوت ساسا رب

یلاوت یاه تم زا هدافتسا اب و هنيمآديسا د

Neighbor-joining شور كمك اب

Clustal W اب و

Bootstrap 1000 ميسرت یارب .دش مسر

مرن زا رابت هلسلس تخرد رازفا

MEGA Version 7 دش هدافتسا

.

جیاتن

:)یژولوموه( یناسمه لیلحت جیاتن رد

ریوصت 1 سوریو مونژ راتخاس SARS-CoV-2

اب ریاس مونژ سوریوانورك

یاه مهم ب ي رام ی از هسیاقم ماد رد

.تسا هدش نيئتورپ یلاوت یسررب جیاتن

نيئتورپ هك داد ناشن اه یراتخاس یاه

،S ،M وN هنوگ ردE SARS-CoV اب ییلااب تهابش دصرد

SARS-

CoV-2 هنوگ ریاس رد یلو دراد نيیاپ تهابش اه

زا رت 24 ( تسا دصرد لودج

3 ) هتفای ،نينچمه. یزاس فیدر مه زا لصاح یاه

انورك لماك مونژ

سوریو سوریو و اه SARS-CoV-2

هدنهد ناشن هيحان ینيئتورپ یلاوت رد هدش تسارح کرتشم یحاون

ORF1ab تسا

لودج) 0 .)

هب جیاتن هب هجوت اب هيحان هدمآ تسد

ORF1ab باختنا یفیدرمه ليلحت یارب

هنوگ نيب رد هيحان نیا .دش هداد و یسررب فلتخم یاه

طوبرم یاه

هب ( یلاوت ره زا رتلااب تهباشم اب )nt

84 ( دندش شرازگ دصرد لودج

0 .)

نيئتورپ یژولوموه یمونژ هيحان طسوت هدش دك یاه

ORF1ab هنوگ رد

نيئتورپ اب كيکفت هب هدیریو انورك یازیراميب مهم یاه نآ فدارتم

اه

رد SARS-CoV-2 هك داد ناشن هسیاقم نیا جیاتن .دش یسررب

یراتخاس ريغ نيئتورپ هنوگ زا ريغ هب ،nsp1

SARS-CoV اب ییلااب یژولوموه هك

SARS-CoV-2 ( دراد

00 / 80 هنوگ ریاس رد ،)دصرد ا اه

دایز عونت ز رد هك تسا رادروخرب ی

اب هسیاقم SARS-CoV-2

یبایزرا لباق تهابش دصرد

.درادن

(8)

28

ریوصت 1 . سوریوانورك مونژ راتخاس و بيكرت SARS-CoV-2

(strain WH-Human 1 CoV) سوریو انورك اب هسیاقم رد

یکشزپماد مهم یاه راتخاس رد .

مونژ

سوریو انورك ORF1ab اه

تمس زا شناوخ باق نيلوا 5’UTR

یم دك ار یراتخاس ريغ نيئتورپ هدزناش و دهد یم ليکشت ار سوریو مونژ موس ود هك تسا دنك

. كی

نيئتورپ ،مونژ هدنام یقاب موس ( كیاپسا نيئتورپوکيلگ لماش یراتخاس یاه

سکیرتام ،)S M(

( سوریو ششوپ ،) ( ديسپكوئلكون و )E

یم دك ار )N .دنك

ریوصت 1 . یلاوت تهابش دصرد اه

نيئتورپ هنيمآديسا ی طسوت هدنوش دك یاه

ORF1ab سوریو انورك رد

یلاوت اب هسیاقمرد فلتخم یاه سوریو رد رظانتم یاه

SARS-

CoV-2 .

نيئتورپ ریاس یژولوموه یسررب ،نينچمه نيئتورپ هك داد ناشن یراتخاس ريغ یاه

یراتخاس ريغ یاه ،nsp2

،nsp3 ،nsp4 ،nsp5

،nsp6 ،nsp7 ،nsp8 وnsp9 nsp15 سوریو انورك رد رد دوخ رظانتم نيئتورپ هب ینيیاپ تهابش دصرد هدش باختنا یاه

SARS-CoV-2

نيب نیا زا و دنراد nsp2

، وnsp3 nsp4 نيیاپ رايسب تهابش دصرد

،دنتشاد یرت یانثتسا هب

SARS-CoV نيئتورپ مامت رد هك

یراتخاس یاه

اب ییلااب تهابش دصرد یراتخاس ريغ و SARS-CoV-2

.تشاد

(9)

87 هرامش 1 ، 1041

23

ریوصت 3 . نيئتورپ یدعب هس راتخاس هسیاقم ( یاه

)A nsp12 ( و )B nsp13 سوریو رد SARS-CoV-2 هوهق راتخاس(

سوریو و )یا .)یبآ راتخاس(IBV

سوریو و )یا .)یبآ راتخاس(FCoV

سوریو و )یا .)یبآ راتخاس(CCoV

نيئتورپ نيب رد نيئتورپ هب طوبرم یحاون ،یراتخاس ريغ و یراتخاس یاه

یراتخاس ريغ یاه nsp12

، nsp13 ، nsp14 و nsp16 رتشيب

هدش تسارح دنا

نيئتورپ نيب نیا رد و یاه

nsp12 و nsp13 هنوگ نيب تهابش دصرد نیرتلااب ( دندوب اراد ار یا

ریوصت 5 .)

:یراتخاس تاهباشت ود هب ود یسررب جیاتن یم رظن هب یلك روط هب

لوموه ليلحت شخب رد هدش ركذ جیاتن اب شخب نیا جیاتن دسر و

یژ

یلاوت رد هك روط نامه .تشاد تقباطم اه لودج

2 ،تسا هدهاشم لباق TM-score

نيئتورپ ییاضف راتخاس هسیاقم زا لصاح یاه

nsp12 ،

nsp13 ، nsp14 و nsp16 سوریو SARS-CoV-2 هدیریوانورك یاضعا رگید و

نيئتورپ ریاس زا هطبار رد .دوب رتشيب یراتخاسريغ یاه

اب

نيئتورپ یاه nsp12 و nsp13 رادقم TM-score هنوگ مامت رد

گرزب اه اب یواسم ای رت 32

/ 4 ناشن هك دوب ییاضف راتخاس یعون دوجو هدنهد

نيئتورپ نیا رد هدش تسارح یم اه

رادقم .دشاب TM-score

نيئتورپ ییاضف راتخاس هسیاقم زا لصاح nsp12

سوریو رد SARS-CoV-2

و

سوریو یاه ،IBV ،FCoV وCCoV

ددع اب رباربBCoV 38

/ 4 ریواصت بيترت هب( دوب 2

- 3 ییاضف راتخاس هسیاقم رد صخاش نیا رادقم .)

نيئتورپ nsp13 سوریو رد شيپ یاه

ربارب بيترت هب زين هدش ركذ رت 37

/ 4 ، 32 / 4 ، 32 / 4 و 38 / 4 ریواصت رد نآ جیاتن هك دوب 3

ات 2 هدهاشم لباق