SARSr-CoV
SARSr-CoVSARSr-CoV ( akronym for svær akut respiratorisk syndrom-relateret coronavirus ) er det officielle videnskabelige navn for den art af coronavirus, der forårsager alvorlige akutte respiratoriske syndromer som SARS 2003 eller Covid-19 . De forskellige varianter af dette coronavirus inficerer mennesker, flagermus og andre pattedyr . Det er en indhyllet enkeltstrenget RNA-virus med positiv sans, der kommer ind i værtscellen ved binding til ACE2- receptoren . Det er et medlem af slægten Betacoronavirus og subgenus Sarbecovirus , som er forskellig fra coronavirus, der forårsager MERS .
To stammer af SARSr-CoV har forårsaget udbrud af alvorlig luftvejssygdom hos mennesker: SARS-CoV , der forårsagede et udbrud af svær akut respiratorisk syndrom (SARS) mellem 2002 og 2003 og SARS-CoV-2 , som siden slutningen af 2019 har forårsaget en pandemi af coronavirus 2019 (Covid-19). Der er hundredvis af andre stammer af SARSr-CoV, som vides at inficere eneste ikke-humane arter: flagermus er et stort reservoir for mange stammer af SARSr-CoV, og adskillige stammer er blevet identificeret i dem. Palm desmerkatte , som var sandsynlige forfædre til SARS-CoV.
SARSr-CoV var en af mange virale arter identificeret af World Health Organization (WHO) i 2016 som en sandsynlig årsag til en fremtidig udbrud i en ny plan udarbejdet efter Ebola udbrud for forskning og hurtig udvikling af screeningsundersøgelser , vacciner og stoffer . Forudsigelsen blev til virkelighed med Covid-19-pandemien .
Den alvorlige akutte respiratoriske syndrom-relaterede coronavirus- virale art er medlem af slægten Betacoronavirus og undergenen Sarbecovirus (undergruppe B) i familien Coronaviridae og underfamilien Orthocoronavirinae . Sarbecoviruses modsætning embecoviruses eller alphacoronaviruses , har kun én papain- ligesom proteinase (PLpro) i stedet for to i ORF1 åben læsning ramme. SARSr-CoV var fast besluttet på at være en tidlig adskillelse af beta-coronavirus baseret på et sæt konserverede domæner, som det deler med gruppen.
De flagermus er den vigtigste reservoir væld af SARSr-CoV. Virussen har udviklet sig sammen i værtsreservoiret for flagermus over lang tid. Det er først for nylig, at stammer af SARSr-CoV har udviklet sig til mennesker, som i tilfældet med stammer SARS-CoV og SARS-CoV-2 . Disse to stammer fra en enkelt forfader passerer særskilt til mennesker: SARS-CoV-2 er ikke en direkte efterkommer af SARS-CoV.
SARSr-CoV er en indhyllet enkeltstrenget RNA-virus med positiv polaritet. Dets genom er omkring 30 kb , en af de største blandt RNA-vira. Den har 14 åbne læserammer (ORF'er), hvoraf nogle overlapper hinanden. Genomet har en hætte i sin 5'-ende og en polyadenyleret hale i sin 3'-ende. Der er 265 nukleotider i 5'UTR og 342 nukleotider i 3'UTR .
Den polyadenylerede hætte og hale gør det muligt for RNA-genomet at blive translateret direkte af værtscellens ribosom . SARSr-CoV svarer til andre coronavirus, idet dets genomiske ekspression begynder med translation af værtscelle-ribosomer af dets to store ORF'er, la og Ib, som begge producerer polyproteiner .
Funktion af SARS-CoV genomproteiner (orf1a til orf9b) | |
---|---|
Protein | Fungere |
orf1a, orf1b |
Polyprotein replikase / transkriptase (pp1ab) ( ikke-strukturelle proteiner ) |
orf2 |
Spike (S) protein, virusbinding og indgang ( strukturelt protein ) |
orf3a | Interagerer med strukturelle proteiner S, E, M; Ionkanal -aktivitet ; Regulerer den forhøjelse af cytokiner og chemokiner , såsom IL-8 og RANTES; Opregulerer NF-KB og JNK; Inducerer apoptose og cellecyklusstop via Caspase 8 og -9 og af Bax , p53 og p38 ( MAP kinase ) |
orf3b | Regulerer den øge cytokiner og chemokiner ved RUNX1b ; Blokerer for produktion og signalering af type I interferon ; Fremkalder apoptose og cellecyklusstop; |
orf4 | Konvolutprotein (E), virussamling og spirende ( strukturelt protein ) |
orf5 | Membranprotein (M), virussamling og spirende ( strukturelt protein ) |
orf6 | Forbedrer syntesen af cellulært DNA; Hæmmer produktion og signalering af type I interferon |
orf7a | Hæmmer syntesen af cellulære proteiner; Inducerer en inflammatorisk reaktion fra NF-kappaB og IL-8-promotoren ; Øger kemokiner såsom IL-8 og RANTES; Opregulerer JNK, p38 MAP kinase; Fremkalder apoptose og cellecyklusstop |
orf7b | Ukendt |
orf8a | Fremkalder apoptose gennem mitokondrier |
orf8b | Forbedrer cellulær DNA-syntese |
orf9a | Kerneprotein (N), viral RNA-emballage ( strukturelt protein ) |
orf9b | Fremkalder apoptose |
Funktionerne af flere af de virale proteiner er kendte. ORF'er 1a og 1b koder henholdsvis replikase / transkriptase og ORF'er 2, 4, 5 og 9a koder for de fire vigtigste strukturelle proteiner: pigge , hylster, membran og nucleocapsid . De seneste ORF'er koder også for otte unikke proteiner (orf3a til orf9b), kendt som tilbehørsproteiner, uden kendte modstykker. De forskellige funktioner i tilbehørsproteiner forstås ikke godt.
Morfologien for SARSr-CoV er karakteristisk for coronavirus som helhed. De virioner er store sfæriske partikler pleomorf med løgformet overfladefremspring, peplomers som danner en ring rundt om partiklerne på elektronmikrofotografier. Dette kronudseende gav koronavirusene deres navn. Størrelsen af viruspartiklerne er mellem 80 og 90 nm .
Den virale hylster består af et lipid dobbeltlag, hvor membranen (M), hylster (E) og spids (S, Spike ) proteiner er forankret. Protein S kaldes også et peplomer eller spicular protein. Interaktionen mellem protein S og den cellulære receptor er central for bestemmelse af virusets tropisme , infektivitet og artsinterval; det udgør derfor en vigtig nøgle til tilpasning til den menneskelige art.
Inde i konvolutten er nukleokapsidet , der består af flere kopier af N-proteinet, bundet til RNA-genomet i en kontinuerlig "perle-på-en-kæde" -konformation. Den lipiddobbeltlaget kuvert , membranproteiner og nukleocapsid beskytte virus, når det er uden for værten. Disse beskyttelser er følsomme over for vaskemidler , sæbe og alkohol .
SARSr-CoV følger replikeringsstrategien, der er typisk for alle coronavirus.
Binding af SARSr-CoV-virion til værtscellen bestemmes af S-proteinet og dets receptor. Den receptorbindende domæne (RBD) receptorbindingsdomæne genkender og binder til angiotensinkonverterende enzym receptor 2 ( ACE2 ). Efter tilknytning kan virussen komme ind i værtscellen ad to forskellige ruter afhængigt af den værtsprotease , der er tilgængelig for at spalte og aktivere Spike- proteinet, der er bundet til receptoren.
Den første vej, virussen kan tage for at komme ind i værtscellen, er gennem endocytose og optagelse i et endosom . Proteinet S bundet til receptoren aktiveres derefter af cathepsin L , en cysteinprotease, der er afhængig af værtens potentiale . Aktivering af S-proteinet bundet til receptoren forårsager en ændring i konformation og fusion af viral hylster med den endosomale væg.
Alternativt kan virusset ind i værtscellen direkte ved proteolytisk spaltning af S-proteinet bundet til receptoren ved værten serinproteaser TMPRSS2 eller TMPRSS11D .
Efter fusion passerer nucleokapsidet ind i cytoplasmaet , hvor virusgenomet frigives. Genomet fungerer som et messenger-RNA , hvis ribosom oversætter to tredjedele svarende til den åbne læseramme ORF1a / ORF1b til to store overlappende polyproteiner, pp1a og pp1ab.
Det største polyprotein, pp1ab, er resultatet af en læserammeskift på -1 forårsaget af glat sekvens (UUUAAAC) og et pseudoknot RNA nedstrøms for den åbne læseramme ORF1a. Den læste faseskift tillader kontinuerlig oversættelse af ORF1a efterfulgt af ORF1b.
Polyproteiner indeholder deres egne proteaser , PLpro og 3CLpro , som spalter polyproteiner på forskellige specifikke steder. Spaltning af pp1ab polyproteinet giver 16 ikke-strukturelle proteiner (nsp1 til nsp16). Disse proteiner inkluderer forskellige replikationsproteiner, såsom RNA-afhængig RNA-polymerase (RdRp), RNA-helicase og exoribonuklease (ExoN).
Et antal ikke-strukturelle replikationsproteiner smelter sammen til dannelse af et multi-protein replikase-transkriptase-kompleks ( Replicase-Transcriptase Complex , RTC). Den vigtigste proteinreplikase-transkriptase er RNA-afhængig RNA-polymerase (RdRp). Det er direkte involveret i replikation og transkription af RNA fra en RNA-streng. De andre ikke-strukturelle proteiner i komplekset hjælper med replikations- og transkriptionsprocessen.
Nsp14-proteinet er en 3'-5 'exoribonuklease, som tilvejebringer yderligere troskab til replikationsprocessen. Exoribonuclease tilvejebringer en gentagelsesfunktion til det kompleks, der mangler i RdRp. Ligeledes danner nsp7- og nsp8-proteinerne en hexadecamerisk RNA "glidende klemme", der udgør en del af komplekset, hvilket i væsentlig grad øger processiviteten af RdRp. Coronavirus kræver øget troskab og processivitet under RNA-syntese på grund af den store størrelse af deres genom sammenlignet med andre RNA-vira.
En af RTC-kompleksets hovedfunktioner er at transkribe det virale genom. RdRp er direkte involveret i syntesen af subgenomiske RNA- molekyler med negativ sense fra positiv sense-genomisk RNA. Dette efterfølges af transkription af disse subgenomiske RNA-molekyler med negativ sense i deres tilsvarende positive sense- mRNA'er .
Den anden vigtige funktion af RTC-komplekset er at replikere virusgenomet. RdRp er direkte involveret i syntesen af negativ sense-genomisk RNA fra positiv sense-genomisk RNA. Dette efterfølges af replikering af genomisk positiv sense fra RNA fra genomisk negativ sense RNA.
Det replikerede genomiske RNA med positiv sans bliver genomet af afkomvira. De forskellige små mRNA'er er transkripter fra den sidste tredjedel af genomet, der følger ORF1a og ORF1b læserammerne. Disse mRNA'er oversættes til de fire strukturelle proteiner (S, E, M og N), som vil være en del af afkomvirionerne og også otte andre hjælpeproteiner (orf3 til orf9b).
Den oversættelse af RNA sker inde i endoplasmatiske reticulum . De virale strukturelle proteiner S, E og M bevæger sig langs den sekretoriske vej i Golgi- mellemrummet . Der dirigerer M-proteiner det meste af protein-protein-interaktioner, der er nødvendige for samling af vira efter binding til nucleocapsid.
Virioner frigøres fra værtscellen ved exocytose gennem sekretoriske vesikler.
”Mest bemærkelsesværdigt blev, at hestesko-flagermus blev fundet at være reservoiret for SARS-lignende CoV'er, mens palme-civetkatte betragtes som den mellemliggende vært for SARS-CoVs [43,44,45]. "
“Figur 2. Fylogenetisk analyse af RNA-afhængige RNA-polymeraser (Pol) af coronavirus med komplette genom-sekvenser til rådighed. Træet blev konstrueret ved hjælp af nabo-sammenføjningsmetoden og rodfæstet ved hjælp af Breda-virus polyprotein. "
"Se figur 1."
"Se figur 1."
”Desuden blev den efterfølgende fylogenetiske analyse under anvendelse af både komplet genom-sekvens og proteomiske tilgange konkluderet, at SARSr-CoV sandsynligvis er en tidlig opdeling fra Betacoronavirus-slægten [1]; Se figur 2. ”
”Betacoronaviruses-b forfædre, hvilket betyder SARSr-CoVs forfædre, kunne have været historisk vært for den fælles forfader til Rhinolophidae og Hipposideridae og kunne senere have udviklet sig uafhængigt i slægterne, der fører mod Rhinolophidae og Hipposideridae betacoronaviruses. "
“SARS-CoV genomet er ~ 29,7 kb langt og indeholder 14 åbne læserammer (ORF'er) flankeret af 5 'og 3'-utranslaterede regioner på henholdsvis 265 og 342 nukleotider (figur 1). "
"Se tabel 1."
"Se tabel 1."
"Se figur 1."
"Virioner erhvervede en konvolut ved at springe ind i cisternerne og dannede for det meste sfæriske, undertiden pleomorfe partikler, der i gennemsnit var 78 nm i diameter (figur 1A)"
”Ikke desto mindre forbliver interaktionen mellem S-protein og receptor den vigtigste, hvis ikke eneste, determinant for koronavirus-værtssortens rækkevidde og vævs-tropisme. "
"Forskellige SARS-CoV-stammer isoleret fra flere værter varierer i deres bindingsaffiniteter for human ACE2 og følgelig i deres infektivitet af humane celler76,78 (fig. 6b)"
“Se afsnit: Virion-struktur. "
“Se figur 4c. "
"Se figur 10."
"Se afsnit: Coronavirus livscyklus - vedhæftet fil og adgang"
"Se figur 2"
"SARS-CoV kan kapre to cellulære proteolytiske systemer for at sikre tilstrækkelig behandling af dets S-protein. Spaltning af SARS-S kan lettes ved cathepsin L, en pH-afhængig endo- / lysosomal værtscelleprotease, efter optagelse af virioner i målcelleendosomer (25). Alternativt kan type II transmembrane serinproteaser (TTSP'er) TMPRSS2 og HAT aktivere SARS-S, formodentlig ved spaltning af SARS-S ved eller tæt på celleoverfladen, og aktivering af SARS-S med TMPRSS2 muliggør cathepsin L-uafhængig cellulær indgang (26, –28). "
“S aktiveres og spaltes i S1- og S2-underenhederne af andre værtsproteaser, såsom transmembranprotease serin 2 (TMPRSS2) og TMPRSS11D, hvilket muliggør celleoverflade, ikke-endosomal virusindtrængning ved plasmamembranen. "
"Se figur 8."
"Se afsnit: Replikase-proteinekspression"
"Se tabel 2."
”Endelig antyder disse resultater kombineret med resultaterne fra tidligere arbejde (33, 44), at CoV'er koder for mindst tre proteiner, der er involveret i troskab (nsp12-RdRp, nsp14-ExoN og nsp10), hvilket understøtter samlingen af en multiprotein-replikase- troskabskompleks, som beskrevet tidligere (38) »
"Se afsnit: Corona livscyklus - replikering og transkription"
"Se figur 1."
"Se afsnit: Coronavirus livscyklus - samling og frigivelse"