{"id":251,"date":"2020-07-15T19:11:12","date_gmt":"2020-07-15T19:11:12","guid":{"rendered":"https:\/\/bioinfo.imdik.pan.pl\/covid19\/?page_id=251"},"modified":"2020-08-28T02:56:13","modified_gmt":"2020-08-28T02:56:13","slug":"budowa-sars-cov-2","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/bioinfo.imdik.pan.pl\/coronavirus-service\/mesmerize\/budowa-sars-cov-2\/","title":{"rendered":"Budowa SARS-CoV 2"},"content":{"rendered":"\n
\"\"
Rysunek 1. Budowa wirusa SARS-CoV-2. [1]<\/sup><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"\"
Rysunek 2. Struktura wirusa SARS-COV 2 oraz Glikoproteiny S.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"\"
Rysunek 3. Pe\u0142ny genom SARS-COV-2 i bia\u0142ka kt\u00f3re koduje.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Wirus SARS-COV-2 sk\u0142ada si\u0119 z 14 bia\u0142ek (w nawiasie zosta\u0142 podany Uniprot ID):<\/p>\n\n\n\n

 Bia\u0142ko szczytowe S<\/strong> (<\/em>ang. Spike protein)<\/em> (P0DTC2)<\/h4>\n\n\n\n
\"\"
Rysunek 1. Zdj\u0119cie struktury bia\u0142ka o PDB ID 6lvn. <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Jedno z bia\u0142ek strukturalnych, tworz\u0105cych zewn\u0119trzn\u0105 otoczk\u0119 wirusa, sk\u0142adaj\u0105ce si\u0119 z 1273 aminokwas\u00f3w, kodowanych przez gen S. Spike protein sk\u0142ada si\u0119 z trzech podjednostek: S1, S2 oraz S2\u2019, kt\u00f3rych g\u0142\u00f3wnym zadaniem jest wi\u0105zanie receptora na powierzchni kom\u00f3rki gospodarza.  Spike protein S1 inicjuje infekcj\u0119 poprzez przy\u0142\u0105czenie wirionu do b\u0142onu kom\u00f3rkowej, poprzez interakcj\u0119 z receptorem gospodarza. Wi\u0105zanie z ludzkim receptorem ACE2 i internalizacja wirusa do endosom\u00f3w kom\u00f3rki gospodarza indukuje zmiany konformacyjne w Glikoproteinie S (ang. spike glycoprotein<\/em>). Wykorzystuje tak\u017ce ludzki TMPRSS2 do primowania w ludzkich kom\u00f3rkach p\u0142uc, co jest niezb\u0119dnym etapem w procesie przedostania si\u0119 wirusa do wn\u0119trza kom\u00f3rki. Spike protein S2 dzia\u0142a jako wirusowe bia\u0142ko fuzyjne klasy I, po\u015brednicz\u0105c w fuzji wirionu i b\u0142on kom\u00f3rkowych. Stany konformacyjne bia\u0142ka zmieniaj\u0105 si\u0119 w trakcie procesu fuzji. Wyr\u00f3\u017cni\u0107 mo\u017cna trzy stany konformacyjne: stan bia\u0142ka natywnego przed fuzj\u0105, stan przej\u015bciowy oraz stan konformacyjny po fuzji, z wyra\u017anym motywem hairpin. Prawdopodobnie utworzenie tego motywu sprzyja fuzji kom\u00f3rek wirusowych.  Spike protein S2′ dzia\u0142a natomiast jako wirusowy peptyd fuzyjny, kt\u00f3ry jest demaskowany po rozszczepieniu S2 po endocytozie wirusa.<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nukleokapsydowe N<\/strong> (ang.Nucleoprotein N) <\/em>(P0DTC9)<\/h4>\n\n\n\n
\"\"
Rysunek 2. Zdj\u0119cie struktury bia\u0142ka o PDB ID 6vyo.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

G\u0142\u00f3wn\u0105 funkcj\u0105 molekularn\u0105 nukleoproteiny kodowanej genem N, jest wi\u0105zanie RNA. Dzia\u0142a pakuj\u0105c wirusowy genom, sk\u0142adaj\u0105cy si\u0119 z RNA o dodatniej nici do rybonukleokapsydu (RNP). Poprzez interakcje z bia\u0142kiem b\u0142onowym M oraz genomem wirusowym, ogrywa istotn\u0105 rol\u0119 w tworzeniu struktury wirionu. Zwi\u0119ksza wydajno\u015b\u0107 subgenomowej transkrypcji oraz replikacji wirusa. Mo\u017ce modulowa\u0107 transformacj\u0119 sygnalizacji czynnika wzrostu-beta przez wi\u0105zanie smad3 (ang. mothers against decapentaplegic homolog 3<\/em>) gospodarza.<\/p>\n\n\n\n

Poliproteina ORF1a<\/strong> (ang. Replicase polyprotein 1a<\/em>) (P0DTC1)<\/h4>\n\n\n\n
\"\"
Rysunek 3. Zdj\u0119cie struktury bia\u0142ka o PDB ID 6y2e.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Replicase polyprotein 1a jest wielofunkcyjnym bia\u0142kiem, kt\u00f3re uczestniczy zar\u00f3wno w transkrypcji, jak i replikacji wirusowego RNA. Zawiera proteinazy, kt\u00f3re odpowiedzialne s\u0105 za proces rozszczepienia poliproteiny. W jego obr\u0119bie wyr\u00f3\u017cni\u0107 mo\u017cna 10 bia\u0142ek nieustrukturyzowanych.<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 1<\/strong> (nsp1) hamuje translacj\u0119 gospodarza poprzez interakcj\u0119 z podjednostk\u0105 rybosomaln\u0105 40S. Kompleks rybosom\u00f3w nsp1-40S dodatkowo indukuje ci\u0119cie endonukleolityczne w pobli\u017cu 5’UTR mRNA gospodarza, kieruj\u0105c je do degradacji.  T\u0142umi\u0105c ekspresj\u0119 genu gospodarza, bia\u0142ko nieustrukturyzowane 1 u\u0142atwia wydajn\u0105 ekspresj\u0119 genu wirusa w zainfekowanych kom\u00f3rkach i pozwala na unikanie odpowiedzi immunologicznej.<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 2<\/strong> mo\u017ce odgrywa\u0107 rol\u0119 w modulowaniu szlaku sygna\u0142owego prze\u017cycia kom\u00f3rek gospodarza poprzez interakcj\u0119 z PHB i PHB2 gospodarza.<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 3<\/strong> jest odpowiedzialne za roz\u0142am, zlokalizowany na N-ko\u0144cu replikazy poliproteinowej (ang. replicase polyprotein). Bierze udzia\u0142 (wraz z nsp4) w tworzeniu indukowanych wirusami cytoplazmatycznych p\u0119cherzyk\u00f3w b\u0142onowych, niezb\u0119dnych do replikacji wirusa. Antagonizuje wrodzon\u0105 indukcj\u0119 immunologiczn\u0105 interferonu typu I poprzez blokowanie fosforylacji, dimeryzacji i p\u00f3\u017aniejszej translokacji j\u0105drowej IRF3 gospodarza. Zapobiega r\u00f3wnie\u017c hostowaniu sygnalizacji NF-kappa-B.<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 4<\/strong> uczestniczy w tworzeniu indukowanych wirusami cytoplazmatycznych p\u0119cherzyk\u00f3w podw\u00f3jnej b\u0142ony, niezb\u0119dnych do replikacji wirusa.<\/p>\n\n\n\n

Proteinaza 3C (3CL-PRO) (snp5) <\/strong> rozcina C-koniec replikazy poliproteiny w 11 miejscach. Rozpoznaje substraty zawieraj\u0105ce sekwencj\u0119 rdzeniow\u0105 [ILMVF]-Q-|-[SGACN]. Mo\u017ce tak\u017ce wi\u0105za\u0107 ADP-rybozo-1″-fosforan (ADRP).<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 6<\/strong> odgrywa rol\u0119 w pocz\u0105tkowej indukcji autofagosom\u00f3w z siateczki \u015br\u00f3dplazmatycznej gospodarza. P\u00f3\u017aniej ogranicza ekspansj\u0119 tych fagosom\u00f3w, kt\u00f3re nie s\u0105 ju\u017c w stanie dostarczy\u0107 sk\u0142adnik\u00f3w wirusowych do lizosom\u00f3w.<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 7<\/strong> tworzy heksadecamer z nsp8, kt\u00f3ry mo\u017ce uczestniczy\u0107 w replikacji wirusa, dzia\u0142aj\u0105c jako primaza. <\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 8 <\/strong>tworzy heksadecamer z nsp7, kt\u00f3ry mo\u017ce uczestniczy\u0107 w replikacji wirusa, dzia\u0142aj\u0105c jako primaza. <\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 9 <\/strong>mo\u017ce uczestniczy\u0107 w replikacji wirusa, dzia\u0142aj\u0105c jako bia\u0142ko wi\u0105\u017c\u0105ce ssRNA.<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 10 <\/strong>odgrywa kluczow\u0105 rol\u0119 w transkrypcji wirusowej, stymuluj\u0105c aktywno\u015b\u0107 egzoribonukleazy nsp14 3′-5 ‘i 2′-O-metylotransferazy nsp16. Odgrywa istotn\u0105 rol\u0119 w metylacji struktury kapu na ko\u0144cu 5’ mRNA.<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko 7a<\/strong> (ang. Protein 9b) <\/em>(P0DTC7)<\/h4>\n\n\n\n
\"\"
Rysunek 4. Zdj\u0119cie struktury bia\u0142ka o PDB ID 6w37.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane, hodowli kom\u00f3rkowej jest zb\u0119dne do replikacji wirusa.<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko 9b<\/strong> (ang. Protein 9b) <\/em>(P0DTD2)<\/h4>\n\n\n\n
\"\"
Rysunek 5. Zdj\u0119cie struktury bia\u0142ka o PDB ID 6z4u.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Mo\u017ce odgrywa\u0107 rol\u0119 w interakcji wirus-gospodarz.<\/p>\n\n\n\n

Poliproteina ORF1ab<\/strong> (ang. Replicase polyprotein 1ab)<\/em> <\/strong>(P0DTD1)<\/h4>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Rysunek 6. Zdj\u0119cie struktury bia\u0142ka o PDB ID 5r7y.<\/p>\n\n\n\n

Wielofunkcyjne bia\u0142ko uczestnicz\u0105ce w transkrypcji i replikacji wirusowych RNA. Zawiera proteinazy odpowiedzialne za rozszczepienie poliproteiny:<\/p>\n\n\n\n

Inhibitor translacji gospodarza nsp1<\/strong> (ang. Host translation inhibitor nsp1) hamuje translacj\u0119 gospodarza, poprzez interakcj\u0119 z podjednostk\u0105 rybosomaln\u0105 40S. Kompleks rybosom\u00f3w nsp1-40S dodatkowo indukuje ci\u0119cie endonukleolityczne w pobli\u017cu 5’UTR mRNA gospodarza, kieruj\u0105c je do degradacji. Wirusowe mRNA nie s\u0105 podatne na rozszczepianie endonukleolitycznego RNA za po\u015brednictwem nsp1 dzi\u0119ki obecno\u015bci sekwencji liderowej 5′-ko\u0144ca i dlatego s\u0105 chronione przed degradacj\u0105. T\u0142umi\u0105c ekspresj\u0119 genu gospodarza, nsp1 u\u0142atwia wydajn\u0105 ekspresj\u0119 genu wirusa w zainfekowanych kom\u00f3rkach i unikanie odpowiedzi immunologicznej gospodarza.<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 2<\/strong> mo\u017ce odgrywa\u0107 rol\u0119 w modulowaniu szlaku sygna\u0142owego prze\u017cycia kom\u00f3rek gospodarza poprzez interakcj\u0119 z PHB i PHB2 gospodarza. <\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 3<\/strong> jest odpowiedzialne za roz\u0142am, zlokalizowany na N-ko\u0144cu replikazy poliproteinowej (ang. replicase polyprotein). Bierze udzia\u0142 (wraz z nsp4) w tworzeniu indukowanych wirusami cytoplazmatycznych p\u0119cherzyk\u00f3w b\u0142onowych, niezb\u0119dnych do replikacji wirusa. Antagonizuje wrodzon\u0105 indukcj\u0119 immunologiczn\u0105 interferonu typu I poprzez blokowanie fosforylacji, dimeryzacji i p\u00f3\u017aniejszej translokacji j\u0105drowej IRF3 gospodarza. Zapobiega r\u00f3wnie\u017c hostowaniu sygnalizacji NF-kappa-B.<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 4<\/strong> uczestniczy w tworzeniu indukowanych wirusami cytoplazmatycznych p\u0119cherzyk\u00f3w podw\u00f3jnej b\u0142ony, niezb\u0119dnych do replikacji wirusa.<\/p>\n\n\n\n

Proteinaza 3C (3CL-PRO) (snp5) <\/strong> rozcina C-koniec replikazy poliproteiny w 11 miejscach. Rozpoznaje substraty zawieraj\u0105ce sekwencj\u0119 rdzeniow\u0105 [ILMVF]-Q-|-[SGACN]. Mo\u017ce tak\u017ce wi\u0105za\u0107 ADP-rybozo-1″-fosforan (ADRP).<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 6<\/strong> odgrywa rol\u0119 w pocz\u0105tkowej indukcji autofagosom\u00f3w z siateczki \u015br\u00f3dplazmatycznej gospodarza. P\u00f3\u017aniej ogranicza ekspansj\u0119 tych fagosom\u00f3w, kt\u00f3re nie s\u0105 ju\u017c w stanie dostarczy\u0107 sk\u0142adnik\u00f3w wirusowych do lizosom\u00f3w.<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 7<\/strong> tworzy heksadecamer z nsp8, kt\u00f3ry mo\u017ce uczestniczy\u0107 w replikacji wirusa, dzia\u0142aj\u0105c jako primaza. <\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 8 <\/strong>tworzy heksadecamer z nsp7, kt\u00f3ry mo\u017ce uczestniczy\u0107 w replikacji wirusa, dzia\u0142aj\u0105c jako primaza. <\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 9 <\/strong>mo\u017ce uczestniczy\u0107 w replikacji wirusa, dzia\u0142aj\u0105c jako bia\u0142ko wi\u0105\u017c\u0105ce ssRNA.<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 10 <\/strong>odgrywa kluczow\u0105 rol\u0119 w transkrypcji wirusowej, stymuluj\u0105c aktywno\u015b\u0107 egzoribonukleazy nsp14 3′-5 ‘i 2′-O-metylotransferazy nsp16. Odgrywa istotn\u0105 rol\u0119 w metylacji struktury kapu na ko\u0144cu 5’ mRNA.<\/p>\n\n\n\n

Kierowana przez RNA polimeraza RNA<\/strong> (ang. RNA-directed RNA polymerase<\/em>) jest odpowiedzialna za replikacj\u0119 i transkrypcj\u0119 wirusowego genomu RNA.<\/p>\n\n\n\n

Helikaza<\/strong> (ang. Helicase<\/em>) jest wielofunkcyjnym bia\u0142kiem z domen\u0105 wi\u0105\u017c\u0105c\u0105 cynk na N-ko\u0144cu, wykazuj\u0105ce aktywno\u015b\u0107 odwijania dupleks\u00f3w RNA i DNA o polarno\u015bci 5 ‘do 3’. Aktywno\u015b\u0107 helikazy zale\u017cy od magnezu.<\/p>\n\n\n\n

Korektor egzorybonukleazy<\/strong> (ang. Proofreading exoribonuclease<\/em>) jest enzymem posiadaj\u0105cym dwie r\u00f3\u017cne aktywno\u015bci: aktywno\u015b\u0107 egzoribonukleazy dzia\u0142aj\u0105c\u0105 zar\u00f3wno na ssRNA, jak i dsRNA w kierunku 3 ‘do 5’ oraz aktywno\u015b\u0107 metylotransferazy N7-guaniny. Dzia\u0142a jako korekta egzoribonukleazy dla replikacji RNA, tym samym obni\u017caj\u0105c wra\u017cliwo\u015b\u0107 wirusa na mutageny RNA.<\/p>\n\n\n\n

Uridylate-specific endoribonuclease<\/strong> jest zale\u017cnym od jon\u00f3w magnezu, specyficznym dla urydylatu, kt\u00f3ry pozostawia 2′-3′-cykliczne fosforany 5 ‘do odci\u0119tego wi\u0105zania.<\/p>\n\n\n\n

2′-O-metylotransferaza<\/strong> (ang. 2′-O-methyltransferase<\/em>) po\u015bredniczy w metylacji struktury kapu mRNA 2′-O-rybozy do struktury 5′-kap wirusowych mRNA. N7-metylo-guanozyna jest niezb\u0119dnym warunkiem wi\u0105zania nsp16. Odgrywa istotn\u0105 rol\u0119 w metylacji mRNA wirusa, kt\u00f3ra jest niezb\u0119dna do unikni\u0119cia odpowiedzi uk\u0142adu odporno\u015bciowego.<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 6<\/strong> (ang. Non-structural protein 6) <\/em>(P0DTC6)<\/h4>\n\n\n\n

Mo\u017ce potencjalnie determinowa\u0107 zjadliwo\u015b\u0107 wirusa. W warunkach in vitro mo\u017ce stymulowa\u0107 kom\u00f3rkow\u0105 syntez\u0119 DNA.<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 7b<\/strong> (ang. Protein non-structural 7b) <\/em>(P0DTD8)<\/h4>\n\n\n\n

Bia\u0142ko nieustrukturyzowane 8<\/strong> (ang. Non-structural protein 8) <\/em>(P0DTC8)<\/h4>\n\n\n\n

Mo\u017ce odgrywa\u0107 rol\u0119 w interakcji wirus-gospodarz.<\/p>\n\n\n\n

 Bia\u0142ko 3a <\/strong>(ang. Protein 3a) <\/em>(P0DTC3)<\/h4>\n\n\n\n
\"\"
Rysunek 7. Zdj\u0119cie struktury bia\u0142ka o PDB ID 6xdc.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Tworzy homotetrameryczne kana\u0142y jonowe wra\u017cliwe na potas (viroporin) i mo\u017ce modulowa\u0107 uwalnianie wirusa. Reguluje ekspresj\u0119 podjednostek fibrynogenu FGA, FGB i FGG w kom\u00f3rkach nab\u0142onka p\u0142uc gospodarza. Indukuje apoptoz\u0119 w hodowli kom\u00f3rkowej. Reguluje receptor interferonu typu 1, indukuj\u0105c fosforylacj\u0119 seryny w motywie degradacji podjednostki 1 receptora alfa (IFNAR1) i zwi\u0119kszaj\u0105c ubikwitynacj\u0119 IFNAR1.<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko membranowe E<\/strong> <\/em>(ang. Envelope small membrane protein<\/em> (P0DTC4) <\/h4>\n\n\n\n

Odgrywa kluczow\u0105 rol\u0119 w morfogenezie i tworzeniu wirusa. Dzia\u0142a jako wiroporyna i samoorganizuje si\u0119 w b\u0142onach gospodarza, tworz\u0105c pory pentameryczne bia\u0142ko-lipid, kt\u00f3re umo\u017cliwiaj\u0105 transport jon\u00f3w. Odgrywa tak\u017ce rol\u0119 w indukcji apoptozy.<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko membranowe M <\/strong>(ang. Membrane protein) <\/em>(P0DTC5)<\/h4>\n\n\n\n
\n

Sk\u0142adnik otoczki wirusowej, kt\u00f3ry odgrywa kluczow\u0105 rol\u0119 w morfogenezie i z\u0142o\u017ceniu wirusa poprzez jego interakcje z innymi bia\u0142kami wirusowymi.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

Bia\u0142ko niescharakteryzowane 14<\/strong> (ang. Uncharacterized protein 14) <\/em>(P0DTD3)<\/h4>\n\n\n\n

Bia\u0142ka o nieznanej strukturze i funkcji.<\/p>\n\n\n\n

Bia\u0142ko ORF10<\/strong> (ang. ORF10 protein)( <\/em>A0A663DJA2) <\/h4>\n\n\n\n

Bia\u0142ka o nieznanej strukturze i funkcji.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Rysunek 3. Obraz spod skaningowego mikroskopu elektronowego pokazuje SARS-CoV-2 (okr\u0105g\u0142e z\u0142ote obiekty), wy\u0142aniaj\u0105cy si\u0119 z powierzchni kom\u00f3rek hodowanych w laboratorium. [2]<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n