SARSr-CoV
SARSr-CoV SARS-CoV wirusów wiriony widziane przez skaningowej mikroskopii elektronowej . Koronawirus zespołu ostrej niewydolności oddechowej ( SARSr-CoV )SARSr-CoV ( akronim dla ciężkiego ostrego zespołu oddechowego koronawirusa związane ) to oficjalna nazwa naukowa dla gatunków z koronawirusa powodując poważne ostre zespoły układu oddechowego jak SARS 2003 lub Covid-19 . Różne warianty tego koronawirusa infekują ludzi, nietoperze i inne ssaki . Jest to jednoniciowy wirus RNA z otoczką o dodatniej czułości, który wnika do komórki gospodarza poprzez wiązanie się z receptorem ACE2 . Jest członkiem rodzaju Betacoronavirus i podrodzaju Sarbecovirus , który jest inny niż koronawirus wywołujący MERS .
Dwa szczepy SARSr-CoV spowodowały ognisk poważnych chorób układu oddechowego u ludzi: SARS-CoV , co spowodowało epidemię o zespół ostrej ciężkiej niewydolności oddechowej (SARS) między 2002 i 2003 i SARS CoV-2 , który od końca 2019 roku spowodowały pandemia od choroby koronawirusa 2019 (Covid-19). Setki innych szczepów SARSr-CoV, które są znane do infekowania gatunków tylko inne niż ludzkie: bity są głównym zbiornika na wiele szczepów SARSr-CoV, a kilka szczepów stwierdzono w nich. Palmowego civets , które były prawdopodobni przodkowie SARS-CoV.
SARSr-CoV był jednym z wielu gatunków wirusów zidentyfikowanych przez Światową Organizację Zdrowia (WHO) w 2016 r. Jako prawdopodobna przyczyna przyszłej epidemii w nowym planie opracowanym po wybuchu epidemii wirusa Ebola w celu przeprowadzenia badań i pilnego opracowania testów przesiewowych , szczepionek i narkotyki . Przepowiednia spełniła się wraz z pandemią Covid-19 .
W ostrej ciężkiej niewydolności układu oddechowego koronawirusów zespół związanych wirusowe gatunków jest członkiem rodzaju Betacoronavirus i podgrupy Sarbecovirus (B) w podgrupy rodziny Coronaviridae i podrodziny Orthocoronavirinae . Sarbecoviruses, w przeciwieństwie embecoviruses lub alphacoronaviruses , tylko jeden papain- jak proteinazy (PLpro) zamiast dwóch w ORF1 otwartego odczytu ramki. Ustalono, że SARSr-CoV stanowi wczesną separację beta-koronawirusów na podstawie zestawu konserwatywnych domen, które dzieli z grupą.
Te bity są głównym gospodarza zbiornik SARSr-CoV. Wirus współewoluował w rezerwuarze nietoperzy przez długi czas. Dopiero niedawno szczepy SARSr-CoV ewoluowały do ludzi, tak jak w przypadku szczepów SARS-CoV i SARS-CoV-2 . Te dwa szczepy od jednego przodka przeszły na ludzi osobno: SARS-CoV-2 nie jest bezpośrednim potomkiem SARS-CoV.
SARSr-CoV jest otoczkowym jednoniciowym wirusem RNA o dodatniej polarności. Jego genom ma około 30 kb i jest jednym z największych wśród wirusów RNA. Ma 14 otwartych ramek odczytu (ORF), z których niektóre nakładają się. Genom ma czapeczkę na końcu 5 ' i ogon poliadenylowany na końcu 3'. Jest 265 nukleotydów w 5'UTR i 342 nukleotydy w 3'UTR .
Czapka i ogon z poliadenylacją umożliwiają bezpośrednią translację genomu RNA przez rybosom komórki gospodarza. SARSr-CoV jest podobny do innych koronawirusów, ponieważ jego ekspresja genomowa rozpoczyna się od translacji przez rybosomy komórki gospodarza dwóch dużych ORF, 1a i 1b, z których oba wytwarzają poliproteiny .
Funkcja białek genomu SARS-CoV (od orf1a do orf9b) | |
---|---|
Białko | Funkcjonować |
orf1a, orf1b |
Replikaza / transkryptaza poliproteinowa (pp1ab) ( białka niestrukturalne ) |
orf2 |
Białko kolca (S) , wiązanie i wejście wirusa ( białko strukturalne ) |
orf3a | Współdziała z białkami strukturalnymi S, E, M; Aktywność kanału jonowego ; Reguluje się wzrost z cytokin i chemokin , takich jak IL-8 i RANTES; Reguluje w górę NF-κB i JNK; Indukuje apoptozę i zatrzymanie cyklu komórkowego , poprzez kaspazę 8 i -9 oraz przez Bax , p53 i p38 ( kinaza MAP ) |
orf3b | Reguluje zwiększyć cytokin i chemokin przez RUNX1b ; Blokuje produkcję i sygnalizację interferonu typu I ; Indukuje apoptozę i zatrzymanie cyklu komórkowego;
|
orf4 | Białko otoczki (E), montaż i pączkowanie wirusa ( białko strukturalne ) |
orf5 | Białko błonowe (M), tworzenie i pączkowanie wirusa ( białko strukturalne ) |
orf6 | Poprawia syntezę komórkowego DNA; Hamuje produkcję i sygnalizację interferonu typu I. |
orf7a | Hamuje syntezę białek komórkowych; Indukuje odpowiedź zapalną przez NF-kappaB i promotor IL-8 ; Zwiększa chemokiny, takie jak IL-8 i RANTES; Reguluje w górę JNK, kinazę p38 MAP; Indukuje apoptozę i zatrzymanie cyklu komórkowego |
orf7b | Nieznany |
orf8a | Indukuje apoptozę przez mitochondria |
orf8b | Poprawia syntezę komórkowego DNA |
orf9a | Białko rdzeniowe (N), pakowanie wirusowego RNA ( białko strukturalne ) |
orf9b | Indukuje apoptozę |
Znane są funkcje kilku białek wirusowych. ORF 1a i 1b kodują replikazę / transkryptazę, a ORF 2, 4, 5 i 9a kodują odpowiednio cztery główne białka strukturalne: kolec , otoczkę, błonę i nukleokapsyd . Najnowsze ORF kodują również osiem unikalnych białek (od orf3a do orf9b), znanych jako białka pomocnicze, bez znanych odpowiedników. Różne funkcje białek pomocniczych nie są dobrze poznane.
Morfologia SARSr-CoV jest charakterystyczna dla wszystkich koronawirusów. Że wiriony są duże, sferyczne cząstki pleomorficznych z bulwiastych występów powierzchniowych, peplomers tworzące pierścień dookoła cząstek na mikroskopie elektronowym. Ten wygląd korony nadał koronawirusom swoją nazwę. Rozmiar cząstek wirusa wynosi od 80 do 90 nm .
Otoczki wirusowej składa się z podwójnej warstwy lipidowej w którym membrana (M) kopert (E) i końcówka (S Spike ) białka jest zabezpieczone. Białko S jest również nazywane peplomerem lub białkiem kolczastym. Interakcja białka S z receptorem komórkowym ma kluczowe znaczenie dla określenia tropizmu tkankowego , zakaźności i zakresu gatunkowego wirusa; dlatego stanowi ważny klucz do przystosowania się do gatunku ludzkiego.
Wewnątrz otoczki znajduje się nukleokapsyd , który składa się z wielu kopii białka N, połączonych z genomem RNA w ciągłej konformacji „kulki na łańcuchu”. Dwuwarstwowa otoczka lipidowa , białka błonowe i nukleokapsyd chronią wirusa, gdy znajduje się on poza gospodarzem. Te zabezpieczenia są wrażliwe na detergenty , mydło i alkohol .
SARSr-CoV jest zgodny ze strategią replikacji typową dla wszystkich koronawirusów.
Wiązanie wirionu SARSr-CoV z komórką gospodarza jest określane przez białko S i jego receptor. Receptora domeny wiążącej (PBD), receptora, domena wiążąca rozpoznaje i wiąże się z receptorem angiotensyny konwersji enzymatycznej 2 ( ACE2 ). Po przyłączeniu wirus może dostać się do komórki gospodarza dwoma różnymi drogami, w zależności od proteazy gospodarza dostępnej do rozszczepienia i aktywacji białka Spike przyłączonego do receptora.
Pierwszą drogą, jaką wirus może obrać, aby dostać się do komórki gospodarza, jest endocytoza i wchłonięcie do endosomu . Białko S przyłączone do receptora jest następnie aktywowane przez katepsynę L , proteazę cysteinową zależną od potencjału wodorowego gospodarza. Aktywacja białka S przyłączonego do receptora powoduje zmianę konformacji i fuzję otoczki wirusa ze ścianą endosomu.
Alternatywnie, wirus może dostać się do komórki gospodarza, bezpośrednio przez proteolityczne rozszczepienie białka S przyłączone do receptora przez gospodarza serynowych proteaz TMPRSS2 lub TMPRSS11D .
Po fuzji nukleokapsyd przechodzi do cytoplazmy , gdzie zostaje uwolniony genom wirusa. Genom działa jako informacyjny RNA , którego rybosom przekłada się w dwóch trzecich odpowiadających otwartej ramce odczytu ORF1a / ORF1b na dwie duże nakładające się poliproteiny, pp1a i pp1ab.
Największa poliproteina, pp1ab, jest wynikiem przesunięcia ramki odczytu o -1 spowodowanego śliską sekwencją (UUUAAAC) i pseudoknotowym RNA poniżej otwartej ramki odczytu ORF1a. Odczyt przesunięcia fazowego umożliwia ciągłą translację ORF1a, po której następuje ORF1b.
Poliproteiny zawierają własne proteazy , PLpro i 3CLpro , które rozszczepiają poliproteiny w różnych określonych miejscach. Cięcie poliproteiny pp1ab daje 16 niestrukturalnych białek (nsp1 do nsp16). Białka te obejmują różne białka replikacyjne, takie jak polimeraza RNA zależna od RNA (RdRp), helikaza RNA i egzorybonukleaza (ExoN).
Szereg niestrukturalnych białek replikacyjnych łączy się, tworząc kompleks wielobiałkowy replikaza-transkryptaza (kompleks replikaza-transkryptaza , RTC). Głównym białkiem replikazy-transkryptazy jest zależna od RNA polimeraza RNA (RdRp). Jest bezpośrednio zaangażowany w replikację i transkrypcję RNA z nici RNA. Pozostałe białka niestrukturalne kompleksu wspomagają proces replikacji i transkrypcji.
Białko nsp14 jest egzorybonukleazą 3'-5 ', która zapewnia dodatkową wierność procesowi replikacji. Egzorybonukleaza zapewnia kompleksowi funkcję odtwarzania, której brakuje w RdRp. Podobnie nsp7 i nsp8 białka tworzą hexadecameric RNA „zacisk ślizgowy” stanowiący część kompleksu, co znacznie zwiększa processivity z RdRp. Koronawirusy wymagają zwiększonej wierności i przetwarzalności podczas syntezy RNA ze względu na duży rozmiar ich genomu w porównaniu z innymi wirusami RNA.
Jedną z głównych funkcji kompleksu RTC jest transkrypcja genomu wirusa. RdRp jest bezpośrednio zaangażowany w syntezę ujemnie sensownych cząsteczek subgenomowego RNA z pozytywnie sensownego genomowego RNA. Następnie następuje transkrypcja tych negatywnie sensownych cząsteczek subgenomowego RNA do odpowiadających im pozytywnych sensownych mRNA .
Inną ważną funkcją kompleksu RTC jest replikacja genomu wirusa. RdRp jest bezpośrednio zaangażowany w syntezę negatywnego sensownego genomowego RNA z pozytywnie sensownego genomowego RNA. Po tym następuje replikacja pozytywnego sensownego genomowego RNA z negatywnego sensownego genomowego RNA.
Zreplikowany genomowy RNA o dodatnim sensie staje się genomem potomnych wirusów. Różne małe mRNA są transkryptami z ostatniej trzeciej części genomu, która następuje po ramkach odczytu ORF1a i ORF1b. Te mRNA ulegają translacji do czterech białek strukturalnych (S, E, M i N), które będą częścią wirionów potomnych, a także ośmiu innych białek pomocniczych (od orf3 do orf9b).
Translacja RNA zachodzi wewnątrz retikulum endoplazmatycznego . Wirusowe białka strukturalne S, E i M poruszają się wzdłuż szlaku wydzielniczego w przedziale pośrednim aparatu Golgiego . Tam białka M kierują większością interakcji białko-białko niezbędnych do złożenia wirusa po związaniu z nukleokapsydem.
Wiriony są uwalniane z komórki gospodarza przez egzocytozę przez pęcherzyki wydzielnicze.
„Przede wszystkim stwierdzono, że nietoperze podkowiaste są rezerwuarem CoV podobnych do SARS, podczas gdy koty palmowe są uważane za żywiciela pośredniego dla SARS-CoV [43,44,45]. "
„Rysunek 2. Analiza filogenetyczna zależnych od RNA polimeraz RNA (Pol) koronawirusów z dostępnymi kompletnymi sekwencjami genomu. Drzewo zostało zbudowane metodą łączenia sąsiadów i zakorzenione przy użyciu poliproteiny wirusa Breda. "
„Patrz rysunek 1.”
„Patrz rysunek 1.”
„Co więcej, po późniejszej analizie filogenetycznej z wykorzystaniem zarówno pełnej sekwencji genomu, jak i podejścia proteomicznego, wywnioskowano, że SARSr-CoV jest prawdopodobnie wczesnym oderwaniem od linii Betacoronavirus [1]; Patrz rysunek 2. ”
„Przodkowie Betacoronaviruses-b, czyli przodkowie SARSr-CoVs, mogli historycznie być gospodarzami wspólnego przodka Rhinolophidae i Hipposideridae, a później mogli ewoluować niezależnie w liniach prowadzących do rhinolophidae i hipposideridae betakoronawirusy. "
„Genom SARS-CoV ma długość ∼29,7 kb i zawiera 14 otwartych ramek odczytu (ORF) oflankowanych przez nieulegające translacji regiony odpowiednio 5 'i 3' o 265 i 342 nukleotydach (Rysunek 1). "
„Patrz Tabela 1.”
„Patrz Tabela 1.”
„Patrz rysunek 1.”
„Wiriony uzyskały otoczkę przez pączkowanie w cysternach i utworzyły głównie kuliste, czasem pleomorficzne cząstki o średniej średnicy 78 nm (Rysunek 1A)”
„Niemniej jednak interakcja między białkiem S a receptorem pozostaje głównym, jeśli nie jedynym, wyznacznikiem zasięgu gatunkowego gospodarza koronawirusa i tropizmu tkankowego. "
„Różne szczepy SARS-CoV izolowane od kilku gospodarzy różnią się pod względem powinowactwa wiązania z ludzkim ACE2, a co za tym idzie, pod względem zakaźności ludzkich komórek76,78 (Rys. 6b)”
„Zobacz sekcję: Struktura wirionu. "
„Patrz rysunek 4c. "
„Patrz rysunek 10.”
„Zobacz sekcję: Cykl życia koronawirusa - dołączenie i zgłoszenie”
„Patrz rysunek 2”
„SARS-CoV może przejąć dwa komórkowe systemy proteolityczne, aby zapewnić odpowiednie przetwarzanie jego białka S. Cięcie SARS-S może być ułatwione przez katepsynę L, zależną od pH proteazę endo- / lizosomalnych komórek gospodarza, po pobraniu wirionów przez endosomy komórki docelowej (25). Alternatywnie, transbłonowe proteazy serynowe typu II (TTSP) TMPRSS2 i HAT mogą aktywować SARS-S, przypuszczalnie przez rozszczepienie SARS-S na powierzchni komórki lub w jej pobliżu, a aktywacja SARS-S przez TMPRSS2 umożliwia wpis (26, –28). "
„S jest aktywowany i rozszczepiany do podjednostek S1 i S2 przez inne proteazy gospodarza, takie jak transbłonowa proteaza seryna 2 (TMPRSS2) i TMPRSS11D, co umożliwia przenikanie nieendosomalnego wirusa do błony komórkowej na powierzchnię komórki. "
„Patrz rysunek 8.”
„Zobacz sekcję: Ekspresja białek replikazy”
„Patrz Tabela 2.”
„Wreszcie, te wyniki, w połączeniu z wynikami z poprzednich prac (33, 44), sugerują, że CoVs kodują co najmniej trzy białka zaangażowane w wierność (nsp12-RdRp, nsp14-ExoN i nsp10), wspierając tworzenie replikazy wielobiałkowej. kompleks wierności, jak opisano wcześniej (38) »
„Zobacz sekcję: Cykl życia korony - replikacja i transkrypcja”
„Patrz rysunek 1.”
„Zobacz sekcję: Cykl życia koronawirusa - montaż i wydanie”