Введение

Виды коронавирусов, вызывающих ТОРС и COVID-19. Вид коронавируса, включающий множество штаммов.

Коронавирус, связанный с тяжелым острым респираторным синдромом (SARSr CoV или SARS CoV), является видом вируса, состоящим из множества известных штаммов. Два штамма вируса вызвали вспышки тяжелых респираторных заболеваний у людей: коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома 1 (SARS CoV или SARS CoV 1), ставший причиной вспышки тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС) в 2002–2004 годах, и коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS CoV 2), ставший причиной пандемии COVID-19. Существуют сотни других штаммов SARSr CoV, которые, как известно, инфицируют только нечеловеческие виды млекопитающих: летучие мыши являются основным резервуаром для многих штаммов SARSr CoV; несколько штаммов были выявлены у гималайских пальмовых циветт, которые, вероятно, были предками SARS CoV 1. Эти вирусные частицы с оболочкой, содержащие одноцепочечную РНК с положительным смыслом, проникают в клетки-хозяева, связываясь с рецептором ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2). Коронавирус, связанный с ТОРС, был одним из нескольких вирусов, идентифицированных Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) в 2016 году как вероятная причина будущей эпидемии в рамках нового плана, разработанного после эпидемии Эболы для проведения срочных исследований и разработок до и во время эпидемии в области диагностических тестов, вакцин и лекарственных препаратов. Это предсказание сбылось с началом пандемии COVID-19.

Филогенетика

Филогенетический анализ показал, что эволюционная ветвь, состоящая из коронавируса летучей мыши BtKY72 и BM48-31, является базальной группой эволюционного дерева коронавирусов, связанных с SARS, отделившись от других SARS-подобных коронавирусов раньше, чем SARS CoV-1 и SARS CoV-2. Морфология коронавируса, связанного с SARS, характерна для всего семейства коронавирусов. Вирусы представляют собой крупные плеоморфные сферические частицы с булавовидными поверхностными выростами, формирующими корону вокруг частиц на электронных микрофотографиях. Размер вирусных частиц составляет 80–90 нм. Оболочка вируса на электронных микрофотографиях выглядит как отчетливая пара электронно-плотных слоев. Вирусная оболочка состоит из липидного бислоя, в котором закреплены мембранный (M), оболочечный (E) и шиповидный (S) белки. Шиповидные белки обеспечивают вирусу его булавовидные поверхностные выросты, известные как пепломеры. Взаимодействие шиповидного белка с комплементарным рецептором клетки-хозяина играет ключевую роль в определении тканевой тропности, инфекционности и видового диапазона вируса. Внутри оболочки находится нуклеокапсид, образованный множеством копий белка нуклеокапсида (N), связанных с одноцепочечным РНК-геномом положительной полярности (~30 кб) в виде непрерывной нити, уложенной как бусы на нитке. Липидный бислойный слой оболочки, мембранные белки и нуклеокапсид защищают вирус вне организма хозяина.

Жизненный цикл

Коронавирус, родственный SARS, использует стратегию репликации, типичную для всех коронавирусов.

Прикрепление и ввод

Присоединение коронавируса, связанного с SARS, к клетке-хозяина опосредовано S-белком (белком шипа) и его рецептором. Рецептор-связывающий домен (RBD) S-белка распознает и присоединяется к рецептору ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2). Показано, что присоединение сарбековирусов к ACE2 является эволюционно консервативной характеристикой, присутствующей у многих видов данного таксона. Один из первых путей проникновения коронавируса SARS в клетку-хозяина – это эндоцитоз и захват вируса в эндосому. S-белок, связанный с рецептором, затем активируется цистеиновой протеазой катапсин L, зависимой от pH. Активация S-белка, связанного с рецептором, вызывает конформационное изменение и последующее слияние вирусной оболочки со стенкой эндосомы. В коронавирусе SARS активация C-концевой части S-белка запускает слияние вирусной оболочки с мембраной клетки-хозяина, индуцируя конформационные изменения, которые до конца не изучены.

Репликация и транскрипция

Несколько неструктурных репликационных белков объединяются, образуя мультипротеиновый комплекс репликазной транскриптазы (RTC). Одной из основных функций комплекса репликазной транскриптазы является транскрипция вирусного генома. RdRp непосредственно осуществляет синтез отрицательных субгеномных молекул РНК из положительных геномных РНК. Затем следует транскрипция этих отрицательных субгеномных молекул РНК в соответствующие положительные мРНК. Другая важная функция комплекса репликазной транскриптазы – репликация вирусного генома. RdRp непосредственно осуществляет синтез отрицательных геномных молекул РНК из положительных геномных РНК. Затем следует репликация положительных геномных молекул РНК из отрицательных геномных РНК.

Рекомбинация

Когда два генома SARS-CoV присутствуют в клетке-хозяине, они могут взаимодействовать друг с другом, формируя рекомбинантные геномы, которые могут передаваться дочерним вирусам. Рекомбинация, вероятно, происходит в процессе репликации генома, когда РНК-полимераза переключается с одного матричного РНК на другой (рекомбинация за счет выбора копии).

Сборка и выпуск

Трансляция РНК происходит внутри эндоплазматической сети. Вирусные структурные белки S, E и M перемещаются по секреторному пути в промежуточный отдел аппарата Гольджи. Там M-белки направляют большинство белок-белковых взаимодействий, необходимых для сборки вирусов после связывания с нуклеокапсидом. Вирусы-потомки высвобождаются из клетки-хозяина путем экзоцитоза через секреторные везикулы.