Wirus SARS-COV-2 składa się z 14 białek (w nawiasie został podany Uniprot ID):
Białko szczytowe S (ang. Spike protein) (P0DTC2)
Jedno z białek strukturalnych, tworzących zewnętrzną otoczkę wirusa, składające się z 1273 aminokwasów, kodowanych przez gen S. Spike protein składa się z trzech podjednostek: S1, S2 oraz S2’, których głównym zadaniem jest wiązanie receptora na powierzchni komórki gospodarza. Spike protein S1 inicjuje infekcję poprzez przyłączenie wirionu do błonu komórkowej, poprzez interakcję z receptorem gospodarza. Wiązanie z ludzkim receptorem ACE2 i internalizacja wirusa do endosomów komórki gospodarza indukuje zmiany konformacyjne w Glikoproteinie S (ang. spike glycoprotein). Wykorzystuje także ludzki TMPRSS2 do primowania w ludzkich komórkach płuc, co jest niezbędnym etapem w procesie przedostania się wirusa do wnętrza komórki. Spike protein S2 działa jako wirusowe białko fuzyjne klasy I, pośrednicząc w fuzji wirionu i błon komórkowych. Stany konformacyjne białka zmieniają się w trakcie procesu fuzji. Wyróżnić można trzy stany konformacyjne: stan białka natywnego przed fuzją, stan przejściowy oraz stan konformacyjny po fuzji, z wyraźnym motywem hairpin. Prawdopodobnie utworzenie tego motywu sprzyja fuzji komórek wirusowych. Spike protein S2′ działa natomiast jako wirusowy peptyd fuzyjny, który jest demaskowany po rozszczepieniu S2 po endocytozie wirusa.
Białko nukleokapsydowe N (ang.Nucleoprotein N) (P0DTC9)
Główną funkcją molekularną nukleoproteiny kodowanej genem N, jest wiązanie RNA. Działa pakując wirusowy genom, składający się z RNA o dodatniej nici do rybonukleokapsydu (RNP). Poprzez interakcje z białkiem błonowym M oraz genomem wirusowym, ogrywa istotną rolę w tworzeniu struktury wirionu. Zwiększa wydajność subgenomowej transkrypcji oraz replikacji wirusa. Może modulować transformację sygnalizacji czynnika wzrostu-beta przez wiązanie smad3 (ang. mothers against decapentaplegic homolog 3) gospodarza.
Poliproteina ORF1a (ang. Replicase polyprotein 1a) (P0DTC1)
Replicase polyprotein 1a jest wielofunkcyjnym białkiem, które uczestniczy zarówno w transkrypcji, jak i replikacji wirusowego RNA. Zawiera proteinazy, które odpowiedzialne są za proces rozszczepienia poliproteiny. W jego obrębie wyróżnić można 10 białek nieustrukturyzowanych.
Białko nieustrukturyzowane 1 (nsp1) hamuje translację gospodarza poprzez interakcję z podjednostką rybosomalną 40S. Kompleks rybosomów nsp1-40S dodatkowo indukuje cięcie endonukleolityczne w pobliżu 5’UTR mRNA gospodarza, kierując je do degradacji. Tłumiąc ekspresję genu gospodarza, białko nieustrukturyzowane 1 ułatwia wydajną ekspresję genu wirusa w zainfekowanych komórkach i pozwala na unikanie odpowiedzi immunologicznej.
Białko nieustrukturyzowane 2 może odgrywać rolę w modulowaniu szlaku sygnałowego przeżycia komórek gospodarza poprzez interakcję z PHB i PHB2 gospodarza.
Białko nieustrukturyzowane 3 jest odpowiedzialne za rozłam, zlokalizowany na N-końcu replikazy poliproteinowej (ang. replicase polyprotein). Bierze udział (wraz z nsp4) w tworzeniu indukowanych wirusami cytoplazmatycznych pęcherzyków błonowych, niezbędnych do replikacji wirusa. Antagonizuje wrodzoną indukcję immunologiczną interferonu typu I poprzez blokowanie fosforylacji, dimeryzacji i późniejszej translokacji jądrowej IRF3 gospodarza. Zapobiega również hostowaniu sygnalizacji NF-kappa-B.
Białko nieustrukturyzowane 4 uczestniczy w tworzeniu indukowanych wirusami cytoplazmatycznych pęcherzyków podwójnej błony, niezbędnych do replikacji wirusa.
Proteinaza 3C (3CL-PRO) (snp5) rozcina C-koniec replikazy poliproteiny w 11 miejscach. Rozpoznaje substraty zawierające sekwencję rdzeniową [ILMVF]-Q-|-[SGACN]. Może także wiązać ADP-rybozo-1″-fosforan (ADRP).
Białko nieustrukturyzowane 6 odgrywa rolę w początkowej indukcji autofagosomów z siateczki śródplazmatycznej gospodarza. Później ogranicza ekspansję tych fagosomów, które nie są już w stanie dostarczyć składników wirusowych do lizosomów.
Białko nieustrukturyzowane 7 tworzy heksadecamer z nsp8, który może uczestniczyć w replikacji wirusa, działając jako primaza.
Białko nieustrukturyzowane 8 tworzy heksadecamer z nsp7, który może uczestniczyć w replikacji wirusa, działając jako primaza.
Białko nieustrukturyzowane 9 może uczestniczyć w replikacji wirusa, działając jako białko wiążące ssRNA.
Białko nieustrukturyzowane 10 odgrywa kluczową rolę w transkrypcji wirusowej, stymulując aktywność egzoribonukleazy nsp14 3′-5 ‘i 2′-O-metylotransferazy nsp16. Odgrywa istotną rolę w metylacji struktury kapu na końcu 5’ mRNA.
Białko 7a (ang. Protein 9b) (P0DTC7)
Białko nieustrukturyzowane, hodowli komórkowej jest zbędne do replikacji wirusa.
Białko 9b (ang. Protein 9b) (P0DTD2)
Może odgrywać rolę w interakcji wirus-gospodarz.
Poliproteina ORF1ab (ang. Replicase polyprotein 1ab) (P0DTD1)
Rysunek 6. Zdjęcie struktury białka o PDB ID 5r7y.
Wielofunkcyjne białko uczestniczące w transkrypcji i replikacji wirusowych RNA. Zawiera proteinazy odpowiedzialne za rozszczepienie poliproteiny:
Inhibitor translacji gospodarza nsp1 (ang. Host translation inhibitor nsp1) hamuje translację gospodarza, poprzez interakcję z podjednostką rybosomalną 40S. Kompleks rybosomów nsp1-40S dodatkowo indukuje cięcie endonukleolityczne w pobliżu 5’UTR mRNA gospodarza, kierując je do degradacji. Wirusowe mRNA nie są podatne na rozszczepianie endonukleolitycznego RNA za pośrednictwem nsp1 dzięki obecności sekwencji liderowej 5′-końca i dlatego są chronione przed degradacją. Tłumiąc ekspresję genu gospodarza, nsp1 ułatwia wydajną ekspresję genu wirusa w zainfekowanych komórkach i unikanie odpowiedzi immunologicznej gospodarza.
Białko nieustrukturyzowane 2 może odgrywać rolę w modulowaniu szlaku sygnałowego przeżycia komórek gospodarza poprzez interakcję z PHB i PHB2 gospodarza.
Białko nieustrukturyzowane 3 jest odpowiedzialne za rozłam, zlokalizowany na N-końcu replikazy poliproteinowej (ang. replicase polyprotein). Bierze udział (wraz z nsp4) w tworzeniu indukowanych wirusami cytoplazmatycznych pęcherzyków błonowych, niezbędnych do replikacji wirusa. Antagonizuje wrodzoną indukcję immunologiczną interferonu typu I poprzez blokowanie fosforylacji, dimeryzacji i późniejszej translokacji jądrowej IRF3 gospodarza. Zapobiega również hostowaniu sygnalizacji NF-kappa-B.
Białko nieustrukturyzowane 4 uczestniczy w tworzeniu indukowanych wirusami cytoplazmatycznych pęcherzyków podwójnej błony, niezbędnych do replikacji wirusa.
Proteinaza 3C (3CL-PRO) (snp5) rozcina C-koniec replikazy poliproteiny w 11 miejscach. Rozpoznaje substraty zawierające sekwencję rdzeniową [ILMVF]-Q-|-[SGACN]. Może także wiązać ADP-rybozo-1″-fosforan (ADRP).
Białko nieustrukturyzowane 6 odgrywa rolę w początkowej indukcji autofagosomów z siateczki śródplazmatycznej gospodarza. Później ogranicza ekspansję tych fagosomów, które nie są już w stanie dostarczyć składników wirusowych do lizosomów.
Białko nieustrukturyzowane 7 tworzy heksadecamer z nsp8, który może uczestniczyć w replikacji wirusa, działając jako primaza.
Białko nieustrukturyzowane 8 tworzy heksadecamer z nsp7, który może uczestniczyć w replikacji wirusa, działając jako primaza.
Białko nieustrukturyzowane 9 może uczestniczyć w replikacji wirusa, działając jako białko wiążące ssRNA.
Białko nieustrukturyzowane 10 odgrywa kluczową rolę w transkrypcji wirusowej, stymulując aktywność egzoribonukleazy nsp14 3′-5 ‘i 2′-O-metylotransferazy nsp16. Odgrywa istotną rolę w metylacji struktury kapu na końcu 5’ mRNA.
Kierowana przez RNA polimeraza RNA (ang. RNA-directed RNA polymerase) jest odpowiedzialna za replikację i transkrypcję wirusowego genomu RNA.
Helikaza (ang. Helicase) jest wielofunkcyjnym białkiem z domeną wiążącą cynk na N-końcu, wykazujące aktywność odwijania dupleksów RNA i DNA o polarności 5 ‘do 3’. Aktywność helikazy zależy od magnezu.
Korektor egzorybonukleazy (ang. Proofreading exoribonuclease) jest enzymem posiadającym dwie różne aktywności: aktywność egzoribonukleazy działającą zarówno na ssRNA, jak i dsRNA w kierunku 3 ‘do 5’ oraz aktywność metylotransferazy N7-guaniny. Działa jako korekta egzoribonukleazy dla replikacji RNA, tym samym obniżając wrażliwość wirusa na mutageny RNA.
Uridylate-specific endoribonuclease jest zależnym od jonów magnezu, specyficznym dla urydylatu, który pozostawia 2′-3′-cykliczne fosforany 5 ‘do odciętego wiązania.
2′-O-metylotransferaza (ang. 2′-O-methyltransferase) pośredniczy w metylacji struktury kapu mRNA 2′-O-rybozy do struktury 5′-kap wirusowych mRNA. N7-metylo-guanozyna jest niezbędnym warunkiem wiązania nsp16. Odgrywa istotną rolę w metylacji mRNA wirusa, która jest niezbędna do uniknięcia odpowiedzi układu odpornościowego.
Białko nieustrukturyzowane 6 (ang. Non-structural protein 6) (P0DTC6)
Może potencjalnie determinować zjadliwość wirusa. W warunkach in vitro może stymulować komórkową syntezę DNA.
Białko nieustrukturyzowane 7b (ang. Protein non-structural 7b) (P0DTD8)
Białko nieustrukturyzowane 8 (ang. Non-structural protein 8) (P0DTC8)
Może odgrywać rolę w interakcji wirus-gospodarz.
Białko 3a (ang. Protein 3a) (P0DTC3)
Tworzy homotetrameryczne kanały jonowe wrażliwe na potas (viroporin) i może modulować uwalnianie wirusa. Reguluje ekspresję podjednostek fibrynogenu FGA, FGB i FGG w komórkach nabłonka płuc gospodarza. Indukuje apoptozę w hodowli komórkowej. Reguluje receptor interferonu typu 1, indukując fosforylację seryny w motywie degradacji podjednostki 1 receptora alfa (IFNAR1) i zwiększając ubikwitynację IFNAR1.
Białko membranowe E (ang. Envelope small membrane protein (P0DTC4)
Odgrywa kluczową rolę w morfogenezie i tworzeniu wirusa. Działa jako wiroporyna i samoorganizuje się w błonach gospodarza, tworząc pory pentameryczne białko-lipid, które umożliwiają transport jonów. Odgrywa także rolę w indukcji apoptozy.
Białko membranowe M (ang. Membrane protein) (P0DTC5)
Składnik otoczki wirusowej, który odgrywa kluczową rolę w morfogenezie i złożeniu wirusa poprzez jego interakcje z innymi białkami wirusowymi.
Białko niescharakteryzowane 14 (ang. Uncharacterized protein 14) (P0DTD3)
Białka o nieznanej strukturze i funkcji.
Białko ORF10 (ang. ORF10 protein)( A0A663DJA2)
Białka o nieznanej strukturze i funkcji.
