Home » Articole » RO » Sănătate » Pandemia COVID-19 » Structura, genomul și ciclul de replicare ale coronavirusului

Structura, genomul și ciclul de replicare ale coronavirusului

Structura

Model în secțiune al unui coronavirus
Sursa https://en.wikipedia.org/wiki/File:3D_medical_animation_coronavirus_structure.jpg 

(Model în secțiune al unui coronavirus. )

Coronavirușii sunt particule mari, aproximativ sferice, cu proiecții de suprafață bulboase. Diametrul mediu al particulelor de virus este de aproximativ 125 nm (.125 μm). Diametrul anvelopei este de 85 nm, iar vârfurile sunt de 20 nm. Anvelopa virusului în micrografele electronice apare ca o pereche distinctă de cochilii de densitate electronică (cochilii care sunt relativ opace față de fasciculul de electroni folosit pentru scanarea particulelor de virus).

Anvelopa virală este format dintr-o stratificare lipidică, în care sunt ancorate membranele (M), învelișul (E) și proteina structurală a vârfului (S). Raportul E: S: M în stratul lipidic este de aproximativ 1: 20: 300. În medie, o particulă de coronavirus are 74 de vârfuri de suprafață. Un subset de coronaviruși (în special membrii subgrupei A de betacoronavirus) au, de asemenea, o proteină de suprafață mai scurtă, asemănătoare vârfului numită hemaglutinină esterază (HE).

Vârfurile de suprafață ale coronavirusului sunt homotrimere ale proteinei S, care este compusă dintr-o subunitate S1 și S2. Proteina S homotrimerică este o proteină de fuziune de clasa I care mediază legarea receptorului și fuziunea membrană între virus și celula gazdă. Subunitatea S1 formează capul vârfului și are domeniul de legare a receptorului (RBD). Subunitatea S2 formează tulpina care ancorează vârful în anvelopa virală, iar activarea proteazei permite fuziunea. Proteinele E și M sunt importante pentru formarea anvelopei virale și menținerea formei sale structurale.

În interiorul anvelopei, se află nucleocapsida, care este formată din mai multe copii ale proteinei nucleocapsiduei (N), care sunt legate de genomul ARN monocatenar cu sens pozitiv într-o conformație continuă de tip șirag de perle. Învelișul lipidic, proteinele membranei și nucleocapsida protejează virusul atunci când se află în afara celulei gazdă.

Genomul

Coronaviruții conțin un genom ARN cu un sens pozitiv. Mărimea genomului pentru coronaviruși variază între 26,4 și 31,7 kilobaze. Genomul are un cap metilat de 5′ și o coadă poliadenilată de 3′.

Ciclul de replicare

Intrarea în celulă

Infecția începe atunci când anvelopa (capsida) proteinică virală se atașează de receptorii complementari ai celulelor gazdă. După atașare, o protează a celulei gazdă clivează și activează anvelopa atașată de receptor. În funcție de proteaza celulelor gazdă disponibilă, clivajul și activarea permit virusului să intre în celula gazdă prin endocitoză sau fuziune directă a anvelopei viral cu membrana gazdă.

Translația genomului

La intrarea în celula gazdă, particula de virus este neacoperită, iar genomul său intră în citoplasma celulară. Genomul ARN al coronavirusului are un cap metilat 5′ și o coadă poliadenilată de 3′, ceea ce îi permite să acționeze ca un ARN mesager și să fie translatat direct de ribozomii celulei gazdă. Ribozomii gazdă translatează cadrele de citire deschise suprapuse ORF1a și ORF1b ale genomului virusului în două mari poliproteine ​​suprapuse, pp1a și pp1ab.

Poliproteina mai mare pp1ab este rezultatul unei deplasări de cadru ribosomal -1 cauzat de o secvență glisantă (UUUAAAC) și a unei pseudolegături ARN la sfârșitul cadrului de citire deschis ORF1a. Deplasarea de cadre ribozomale permite translatarea continuă a ORF1a urmată de ORF1b.

Poliproteinele au proteaze proprii, PLpro (nsp3) și 3CLpro (nsp5), care clivează poliproteinele la diferite locuri specifice. Clivajul poliproteinei pp1ab produce 16 proteine ​​nestructurale (nsp1 până la nsp16). Proteinele produse includ diferite proteine ​​de replicare, cum ar fi ARN-polimeraza dependentă de ARN (nsp12), ARN helicază (nsp13) și exoribonuclează (nsp14).

Replicare-transcriere

O serie de proteine ​​nestructurale se coagulează pentru a forma un complex multi-proteine ​​replicază-transcriptază. Principala proteină replicază-transcriptază este polimeraza ARN dependentă de ARN (RdRp). Este implicată direct în replicarea și transcrierea ARN dintr-o catenă ARN. Celelalte proteine ​​nestructurale din complex ajută la procesul de replicare și transcripție. Proteina nonstructurală exoribonuclează, de exemplu, oferă un plus de fidelitate la replicare prin furnizarea unei funcții de corectare care lipsește polimerazei ARN dependentă de ARN.

Replicarea – Una dintre principalele funcții ale complexului este de a reproduce genomul viral. RdRp mediază direct sinteza ARN-ului genomic cu sens negativ din ARN-ul genomic cu sens pozitiv. Aceasta este urmată de replicarea ARN-ului genomic cu sens pozitiv din ARN genomic cu sens negativ.

Transcrierea – Cealaltă funcție importantă a complexului este transcrierea genomului viral. RdRp mediază direct sinteza moleculelor ARN subgenomice cu sens negativ din ARN genomic cu sens pozitiv. Acest proces este urmat de transcrierea acestor molecule de ARN subgenomice cu sens negativ la ARNm-urile lor de sens pozitiv. ARNm-urile subgenomice formează un „set imbricat” care au un cap comun de 5’și o terminație duplicată parțial de 3’.

Recombinarea – Complexul replicază-transcriptază este, de asemenea, capabil de recombinare genetică atunci când cel puțin două genomuri virale sunt prezente în aceeași celulă infectată. Recombinarea ARN pare a fi o forță motrice majoră în determinarea variabilității genetice în cadrul unei specii de coronavirus, cu capacitatea unei specii de coronavirus să sară de la o gazdă la alta și, rareori, în determinarea apariției de noi coronaviruși.Mecanismul exact de recombinare în coronaviruși nu este clar, dar implică probabil schimbarea tiparului în timpul replicării genomului.

Asamblare și eliberare

ARN-ul genomic cu sens pozitiv replicat devine genomul virușilor descendenți. ARNm-urile sunt transcrieri ale genelor din ultima treime a genomului virusului după cadrul de citire inițial suprapus. Aceste mARN-uri sunt traduse de ribozomii gazdei în proteine ​​structurale și o serie de proteine ​​accesorii. Transcrierea ARN are loc în interiorul reticulului endoplasmic. Proteinele structurale virale S, E și M se deplasează pe calea secretorie în compartimentul intermediar Golgi. Acolo, proteinele M direcționează cele mai multe interacțiuni proteină-proteină necesare pentru asamblarea virușilor în urma legării sale la nucleocapsidă. Virușii progenici sunt apoi eliberați din celula gazdă prin exocitoză prin vezicule secretoare. Odată eliberați, virușii pot infecta alte celule gazdă.

Transmitere

Transportatorii infectați sunt capabili să transmită viruși în mediu. Interacțiunea anvelopei proteice de coronavirus cu receptorul său celular complementar este esențială în determinarea tropismului țesutului, a infecțiozității și a speciilor virusului eliberat. Coronavirușii vizează în principal celulele epiteliale. Acestea sunt transmise de la o gazdă la o altă gazdă, în funcție de speciile de coronavirus, prin aerosoli, fomită sau cale fecal-orală.

Coronavirușii umani infectează celulele epiteliale ale tractului respirator, în timp ce coronavirușii animali, în general, infectează celulele epiteliale ale tractului digestiv. Coronavirusul SARS, de exemplu, infectează, prin aerosoli, celulele epiteliale umane ale plămânilor prin legarea la receptorul enzimei 2 (ACE2) care convertește angiotensina. Coronavirusul transmisibil al gastroenteritei (TGEV) infectează, pe cale fecal-orală, celulele epiteliale ale porcului ale tractului digestiv prin legarea la receptorul alanin aminopeptidaza.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *