SARSr-CoV
SARSr-CoVSARSr-CoV ( acrônimo para coronavírus relacionado à síndrome respiratória aguda grave ) é o nome científico oficial para a espécie de coronavírus que causa síndromes respiratórias agudas graves como SARS 2003 ou Covid-19 . As diferentes variantes desse coronavírus infectam humanos, morcegos e outros mamíferos . É um vírus de RNA de fita simples de sentido positivo e envelopado que entra em sua célula hospedeira ligando-se ao receptor ACE2 . É membro do gênero Betacoronavirus e do subgênero Sarbecovirus , que é diferente do coronavírus causador da MERS .
Duas cepas de SARSr-CoV causaram surtos de doenças respiratórias graves em humanos: SARS-CoV , que causou um surto de síndrome respiratória aguda grave (SARS) entre 2002 e 2003, e SARS-CoV-2 , que desde o final de 2019 tem causado uma pandemia de doença coronavírus 2019 (Covid-19). Existem centenas de outras estirpes de SARSr-CoV, que são conhecidos por infectar espécies único não-humanos: bastões são um importante reservatório para muitas estirpes de SARSr-CoV, e várias estirpes foram identificadas neles. Palma civetas , que eram o prováveis ancestrais do SARS-CoV.
O SARSr-CoV foi uma das muitas espécies virais identificadas pela Organização Mundial da Saúde (OMS) em 2016 como provável causa de um futuro surto em um novo plano elaborado após o surto de Ebola para pesquisa e desenvolvimento urgente de testes de triagem , vacinas e drogas . A previsão se tornou realidade com a pandemia de Covid-19 .
A espécie viral coronavírus relacionada à síndrome respiratória aguda grave é um membro do gênero Betacoronavirus e do subgênero Sarbecovirus (subgrupo B) na família Coronaviridae e na subfamília Orthocoronavirinae . Sarbecoviruses, ao contrário embecoviruses ou alphacoronaviruses , têm apenas um papain- como proteinase (PLpro) em vez de dois no ORF1 leitura aberta quadro. O SARSr-CoV foi determinado como uma separação precoce de beta-coronavírus com base em um conjunto de domínios conservados que compartilha com o grupo.
Os morcegos são o principal hospedeiro reservatório do SARSr-CoV. O vírus co-evoluiu no reservatório hospedeiro dos morcegos por um longo período de tempo. Apenas recentemente as cepas de SARSr-CoV evoluíram para humanos, como no caso das cepas SARS-CoV e SARS-CoV-2 . Essas duas cepas de um único ancestral passaram para os humanos separadamente: o SARS-CoV-2 não é um descendente direto do SARS-CoV.
O SARSr-CoV é um vírus de RNA de fita única com envelope de polaridade positiva. Seu genoma tem cerca de 30 kb , um dos maiores entre os vírus de RNA. Possui 14 estruturas de leitura aberta (ORFs), algumas das quais se sobrepõem. O genoma tem uma tampa na sua extremidade 5 ' e uma cauda poliadenilada em sua extremidade 3'. Existem 265 nucleotídeos na 5'UTR e 342 nucleotídeos na 3'UTR .
A capa e a cauda poliadeniladas permitem que o genoma do RNA seja traduzido diretamente pelo ribossomo da célula hospedeira. O SARSr-CoV é semelhante a outros coronavírus no sentido de que sua expressão genômica começa com a tradução pelos ribossomos da célula hospedeira de suas duas grandes ORFs, 1a e 1b, ambas produzindo poliproteínas .
Função das proteínas do genoma SARS-CoV (orf1a a orf9b) | |
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Proteína | Função |
orf1a, orf1b |
Poliproteína replicase / transcriptase (pp1ab) ( proteínas não estruturais ) |
orf2 |
Proteína Spike (S) , ligação e entrada do vírus ( proteína estrutural ) |
orf3a | Interage com proteínas estruturais S, E, M; Atividade do canal de íons ; Regula o aumento de citocinas e quimiocinas como IL-8 e RANTES; Regula positivamente NF-κB e JNK; Induz apoptose e parada do ciclo celular , via Caspase 8 e -9 , e por Bax , p53 e p38 ( MAP quinase ) |
orf3b | Regula o aumento das citocinas e quimiocinas por RUNX1b ; Bloqueia a produção e sinalização do interferon tipo I ; Induz apoptose e parada do ciclo celular; |
orf4 | Proteína de envelope (E), montagem de vírus e brotamento ( proteína estrutural ) |
orf5 | Proteína de membrana (M), montagem de vírus e brotamento ( proteína estrutural ) |
orf6 | Melhora a síntese do DNA celular; Inibe a produção e sinalização de interferon tipo I |
orf7a | Inibe a síntese de proteínas celulares; Induz uma resposta inflamatória por NF-kappaB e o promotor IL-8 ; Aumenta as quimiocinas como IL-8 e RANTES; Regula positivamente JNK, p38 MAP quinase; Induz apoptose e parada do ciclo celular |
orf7b | Desconhecido |
orf8a | Induz apoptose através da mitocôndria |
orf8b | Melhora a síntese de DNA celular |
orf9a | Proteína de núcleo (N), embalagem de RNA viral ( proteína estrutural ) |
orf9b | Induz apoptose |
As funções de várias proteínas virais são conhecidas. As ORFs 1a e 1b codificam a replicase / transcriptase e as ORFs 2, 4, 5 e 9a codificam, respectivamente, as quatro proteínas estruturais principais: pico , envelope, membrana e nucleocapsídeo . As últimas ORFs também codificam oito proteínas exclusivas (orf3a a orf9b), conhecidas como proteínas acessórias, sem contrapartes conhecidas. As diferentes funções das proteínas acessórias não são bem compreendidas.
A morfologia do SARSr-CoV é característica dos coronavírus como um todo. Os vírions são grandes partículas esféricas pleomórficas com projeções de superfície bulbosa, peplômeros que formam um anel ao redor das partículas em micrografias eletrônicas. Essa aparência de coroa deu aos coronavírus seu nome. O tamanho das partículas virais está entre 80 e 90 nm .
O envelope viral consiste em uma bicamada lipídica onde as proteínas da membrana (M), do envelope (E) e da ponta (S, Spike ) estão ancoradas. A proteína S também é chamada de peplômero ou proteína espicular. A interação da proteína S com o receptor celular é central para determinar o tropismo do tecido , infectividade e variedade de espécies do vírus; portanto, constitui uma chave importante para a adaptação à espécie humana.
Dentro do envelope está o nucleocapsídeo , que é composto de várias cópias da proteína N, ligadas ao genoma do RNA em uma conformação contínua de "conta em uma cadeia". O envelope de bicamada lipídica , as proteínas de membrana e o nucleocapsídeo protegem o vírus quando ele está fora do hospedeiro. Essas proteções são sensíveis a detergentes , sabão e álcool .
O SARSr-CoV segue a estratégia de replicação típica de todos os coronavírus.
A ligação do vírion SARSr-CoV à célula hospedeira é determinada pela proteína S e seu receptor. O domínio de ligação ao receptor (RBD) reconhece o domínio de ligação ao receptor e se liga ao receptor 2 da enzima de conversão da angiotensina ( ACE2 ). Após a ligação, o vírus pode entrar na célula hospedeira por duas vias diferentes, dependendo da protease do hospedeiro disponível para clivar e ativar a proteína Spike ligada ao receptor.
A primeira rota que o vírus pode seguir para entrar na célula hospedeira é por meio de endocitose e absorção em um endossomo . A proteína S ligada ao receptor é então ativada pela catepsina L , uma cisteína protease dependente do potencial de hidrogênio do hospedeiro. A ativação da proteína S ligada ao receptor causa uma mudança na conformação e fusão do envelope viral com a parede endossomal.
Alternativamente, o vírus pode entrar na célula hospedeira directamente por proteolítica clivagem da proteína S ligado ao receptor por as hospedeiras de proteases de serina TMPRSS2 ou TMPRSS11D .
Após a fusão, o nucleocapsídeo passa para o citoplasma , onde o genoma viral é liberado. O genoma atua como um RNA mensageiro , cujo ribossomo traduz dois terços correspondentes ao quadro de leitura aberto ORF1a / ORF1b em duas grandes poliproteínas sobrepostas, pp1a e pp1ab.
A maior poliproteína, pp1ab, é o resultado de uma mudança de quadro de leitura de -1 causada pela sequência escorregadio (UUUAAAC) e um pseudo-nó de ARN a jusante da grelha de leitura aberta ORF1a. A mudança de fase de leitura permite a tradução contínua de ORF1a seguida por ORF1b.
As poliproteínas contêm suas próprias proteases , PLpro e 3CLpro , que clivam poliproteínas em diferentes locais específicos. A clivagem da poliproteína pp1ab produz 16 proteínas não estruturais (nsp1 a nsp16). Estas proteínas incluem várias proteínas de replicação tais como a ARN polimerase dependente de ARN (RdRp), ARN helicase e exoribonuclease (exão).
Uma série de proteínas de replicação não estrutural se fundem para formar um complexo multiproteína replicase-transcriptase (Complexo Replicase-Transcriptase , RTC). A principal proteína replicase-transcriptase é a RNA polimerase dependente de RNA (RdRp). Ele está diretamente envolvido na replicação e transcrição do RNA de uma fita de RNA. As outras proteínas não estruturais do complexo auxiliam no processo de replicação e transcrição.
A proteína nsp14 é uma exoribonuclease 3'-5 ' que fornece fidelidade adicional ao processo de replicação. A exoribonuclease fornece uma função de reprodução ao complexo que falta ao RdRp. Da mesma forma, as proteínas nsp7 e nsp8 formam um "grampo deslizante" de RNA hexadecamérico que faz parte do complexo, o que aumenta consideravelmente a processabilidade de RdRp. Os coronavírus requerem maior fidelidade e processabilidade durante a síntese de RNA devido ao grande tamanho de seu genoma em comparação com outros vírus de RNA.
Uma das principais funções do complexo RTC é transcrever o genoma viral. O RdRp está diretamente envolvido na síntese de moléculas de RNA subgenômico de sentido negativo a partir de RNA genômico de sentido positivo. Isto é seguido pela transcrição dessas moléculas de RNA subgenômico de sentido negativo em seus correspondentes mRNAs de sentido positivo.
A outra função importante do complexo RTC é replicar o genoma viral. O RdRp está diretamente envolvido na síntese de RNA genômico de sentido negativo a partir de RNA genômico de sentido positivo. Isto é seguido pela replicação do RNA genômico de sentido positivo a partir do RNA genômico de sentido negativo.
O RNA genômico de sentido positivo replicado torna-se o genoma dos vírus descendentes. Os diferentes pequenos mRNAs são transcritos do último terço do genoma, que seguem as estruturas de leitura ORF1a e ORF1b. Esses mRNAs são traduzidos nas quatro proteínas estruturais (S, E, M e N) que farão parte dos vírions da progênie e também em outras oito proteínas acessórias (orf3 a orf9b).
A tradução do RNA ocorre dentro do retículo endoplasmático . As proteínas estruturais virais S, E e M viajam ao longo da via secretora no compartimento intermediário de Golgi . Lá, as proteínas M direcionam a maioria das interações proteína-proteína necessárias para a montagem dos vírus após a ligação ao nucleocapsídeo.
Os vírions são liberados da célula hospedeira por exocitose por meio de vesículas secretoras.
“Mais notavelmente, descobriu-se que morcegos-ferradura são o reservatório de CoVs semelhantes a SARS, enquanto os gatos civetas de palmeira são considerados hospedeiros intermediários para SARS-CoVs [43,44,45]. "
“Figura 2. Análise filogenética de RNA polimerases dependentes de RNA (Pol) de coronavírus com sequências genômicas completas disponíveis. A árvore foi construída pelo método de união de vizinhos e enraizada com poliproteína do vírus Breda. "
"Veja a Figura 1."
"Veja a Figura 1."
“Além disso, a análise filogenética subsequente usando a sequência completa do genoma e abordagens proteômicas, concluiu-se que o SARSr-CoV é provavelmente uma divisão inicial da linhagem do Betacoronavírus [1]; Veja a Figura 2. ”
“Os ancestrais Betacoronaviruses-b, ou seja, ancestrais SARSr-CoVs, podem ter sido historicamente hospedados pelo ancestral comum dos Rhinolophidae e Hipposideridae e podem ter evoluído posteriormente de forma independente nas linhagens que levam aos betacoronavírus Rhinolophidae e Hipposideridae. "
“O genoma SARS-CoV tem ∼29,7 kb de comprimento e contém 14 quadros de leitura aberta (ORFs) flanqueados por regiões 5 ′ e 3′ não traduzidas de 265 e 342 nucleotídeos, respectivamente (Figura 1). "
"Consulte a Tabela 1."
"Consulte a Tabela 1."
"Veja a Figura 1."
"Os virions adquiriram um envelope por brotamento nas cisternas e formaram partículas esféricas, às vezes pleomórficas, com diâmetro médio de 78 nm (Figura 1A)"
“No entanto, a interação entre a proteína S e o receptor continua sendo o principal, senão o único, determinante da variedade de espécies hospedeiras do coronavírus e do tropismo de tecidos. "
"Diferentes cepas de SARS-CoV isoladas de vários hospedeiros variam em suas afinidades de ligação para ACE2 humano e, consequentemente, em sua infectividade de células humanas76,78 (Fig. 6b)"
“Veja a seção: Estrutura do Virion. "
“Veja a Figura 4c. "
"Veja a Figura 10."
"Consulte a seção: Ciclo de vida do coronavírus - anexo e entrada"
"Veja a Figura 2"
“O SARS-CoV pode sequestrar dois sistemas proteolíticos celulares para garantir o processamento adequado de sua proteína S. A clivagem de SARS-S pode ser facilitada pela catepsina L, uma protease de célula hospedeira endo- / lisossomal dependente de pH, após a absorção de vírions em endossomos de células-alvo (25). Alternativamente, as serina proteases transmembrana tipo II (TTSPs) TMPRSS2 e HAT podem ativar SARS-S, presumivelmente por clivagem de SARS-S na ou próximo à superfície celular, e ativação de SARS-S por TMPRSS2 permite a catepsina L celular independente entrada (26, –28). "
“S é ativado e clivado nas subunidades S1 e S2 por outras proteases do hospedeiro, como a protease transmembrana serina 2 (TMPRSS2) e TMPRSS11D, que permite a entrada do vírus não endossômico na superfície celular na membrana plasmática. "
"Veja a Figura 8."
"Veja a seção: Expressão da Proteína Replicase"
"Consulte a Tabela 2."
“Finalmente, esses resultados, combinados com aqueles de trabalhos anteriores (33, 44), sugerem que os CoVs codificam pelo menos três proteínas envolvidas na fidelidade (nsp12-RdRp, nsp14-ExoN e nsp10), apoiando a montagem de uma replicase multiproteica- complexo de fidelidade, conforme descrito anteriormente (38) »
"Veja a seção: Ciclo de Vida Corona - Replicação e Transcrição"
"Veja a Figura 1."
"Veja a seção: Ciclo de Vida do Coronavírus - Montagem e Lançamento"