Koronavirusai — apibrėžimas, struktūra ir užkrėtimo mechanizmai

Koronavirusai: apibrėžimas, struktūra (S, E, M, N), genomas ir užkrėtimo mechanizmai — kaip virusas patenka, plinta ir užkrečia žmones.

Koronavirusas yra Coronaviridae šeimos virusas. Tai apgaubti virusai, turintys teigiamos prasmės RNR genomą. Jie turi spiralinės simetrijos nukleokapsidę. Koronavirusų genomo dydis yra apie 26–32 kilobazės, o tai yra nepaprastai didelis RNR virusui — viena priežasčių, kodėl šios grupės virusai turi sudėtingą genomo organizaciją.

Pavadinimas "koronavirusas" kilęs iš lotyniško žodžio corona, reiškiančio "karūną" arba "aureolę", ir atspindi tai, kaip virionai atrodo elektroninio mikroskopo ekrane. Jie turi didelių, svogūninių paviršiaus iškilimų, panašių į karūną, apvadą. Tokią morfologiją sukuria viruso smaigalio (S) pepleriai — viruso paviršiuje esantys baltymai. Šie smaigaliai lemia, kurias ląsteles virusas gali užkrėsti, nes jų specifinė dalis (receptorinis domenas) prisijungia prie ląstelės paviršiaus receptorių.

Struktūra ir baltymų funkcijos

Koronavirusų struktūrą sudaro keli pagrindiniai baltymai:

• S (smaigalys) — atsakingas už prisijungimą prie ląstelės receptorių (pvz., kai kuriems koronavirusams — ACE2) ir membranos sujungimą, leidžiantį virusui patekti į ląstelę.
• M (membranos) baltymas — svarbus viruso formavimuisi ir pakuotės stabilumui.
• E (apvalkalo) baltymas — mažas, bet reikšmingas dalyvaujantis viruso surinkime ir išsiskyrime iš ląstelės.
• N (nukleokapsidė) — jungiasi prie RNR genomo ir formuoja spiralinę nukleokapsidę.

Šie baltymai sintezės vieta yra modifikuotos ląstelės membranos (endoplazminio tinklo ir Golgi komplekso tarpinės sritys), kur vyksta viruso surinkimas ir išsiskyrimas.

Genomas ir replikacija

Koronavirusai turi didelį viengrandį teigiamos prasmės RNR genomą (~26–32 kb). Po pateikimo į ląstelę genomas veikia kaip mRNR: pirmiausia išverčiamos didelės polipeptidų grandinės (ORF1a/1b), kurios proteolitiškai suskaidomos į daugelį ne struktūrinių baltymų (nsps). Šie nsps suformuoja replikacijos-transkripcijos kompleksą (RTC), kuris kopijuoja genomą ir sintezuoja subgenominius mRNR, reikalingus struktūriniams baltymams.

Koronavirusai replikacijai naudoja membraninėse vezikulėse įsikūrusius "replikacijos fabrikus" (pvz., dvigubų membranų vezikules), kurie saugo RNR nuo ląstelės apsauginių mechanizmų. Kai kurie koronavirusų baltymai, pavyzdžiui, nsp14, turi korektūros (exonukleazės) aktyvumą — tai leidžia didesnį genomą išlaikyti mažinant mutacijų kiekį, nors mutacijos ir rekombinacijos vis tiek įvyksta.

Užkrėtimo mechanizmai ir ląstelės įsiskverbimas

Virusas pirmiausia prisitvirtina prie ląstelės per savo S baltymą, kuris atpažįsta specifinį ląstelės paviršiaus receptorių. Po prisijungimo S baltymas turi būti aktyvuotas arba suskaidytas hosto proteazių (pvz., furin, TMPRSS2 ar endosomų kathepsinų), kas leidžia S2 domenui sujungti viruso ir ląstelės membranas. Patekus į ląstelę, viruso genomas išsilaisvina į citoplazmą ir prasideda replikacija.

Įėjimo kelias gali būti dviem būdais:

• Membranos sujungimas tiesiogiai ant ląstelės paviršiaus (jei aplinkybės ir proteazių aktyvumas tinkami).
• Endocitozė ir fuse endosome, kur S baltymas aktyvuojamas endosomų proteazėmis.

Perdavimo keliai ir epidemiologija

Koronavirusai gali perduotis keliais būdais, priklausomai nuo konkrečios rūšies:

• Respiracinių lašelių ir aerozolių perdavimas — vienas dažniausių elgesio modelių žmonių užkrėtimui.
• Tiesioginis kontaktas tarp žmonių.
• Netiesioginis perdavimas per užterštus paviršius (fomitus) — rankos, užterštos infekuota sekreta, gali pernešti virusą į burną, nosį ar akis, ypač kai žmogus liečia veidą. Todėl koronavirusai gali patekti į organizmą per kontaktą rankomis su veidu, jei rankos užterštos.
• Gyvūnų perdavimas ir zoonozės — daug koronavirusų kyla iš laukinių gyvūnų (pvz., šikšnosparnių) ir gali per tarpinį nešėją pereiti prie žmonių.

Inkubacinis laikotarpis ir užkrečiamumo trukmė priklauso nuo konkretaus koronaviruso; kai kurie sukelia lengvus viršutinių kvėpavimo takų simptomus, kiti — sunkias pneumonijas ir sistemines komplikacijas.

Simptomai, diagnostika ir prevencija

Simptomai gali būti labai įvairūs: nuo nosies užgulimo, kosulio ir gerklės skausmo iki karščiavimo, kvėpavimo nepakankamumo ir sisteminių pažeidimų. Diagnostikai naudojami:

• PCR tyrimai — molekulinis RNR aptikimas (labiausiai jautrus metodas).
• Antigenų testai — greiti tyrimai, aptinkantys viruso baltymus.
• Serologiniai testai — antikūnų aptikimas, nurodantis ankstesnę infekciją ar imuninį atsaką.

Prevencijos priemonės apima reguliarų rankų plovimą, dezinfekavimą, respiratorinę higieną (kosint į alkūnę), kaukių dėvėjimą rizikos aplinkose, gerą patalpų vėdinimą ir izoliaciją užkrečiamumo laikotarpiu. Kai kuriems žmonėms ir tam tikroms koronavirusų rūšims yra sukurtos vakcinos — jos mažina sunkios ligos tikimybę ir viruso plitimą visuomenėje.

Įvairovė ir mutacijos

Coronaviridae šeimoje yra keli gentys (pvz., alfa-, beta-, gama- ir delta-koronavirusai). Žmonėms dažniausiai užkrečia alfa- ir beta-koronavirusai. Dėl didelio RNR geno dydžio, rekombinacijos galimybės ir adaptacijos gyvūnų rezervuaruose koronavirusai gali evoliucionuoti ir atsirasti nauji variantai, turintys skirtingą užkrečiamumą ar patogeniškumą.

Apibendrinant: koronavirusai yra envelopuoti teigiamos prasmės RNR virusai su išskirtine „karūnos“ morfologija, sudėtingu replikacijos ciklu ir įvairiais perdavimo keliais. Supratimas apie jų struktūrą, įsiskverbimo mechanizmus ir perdavimą padeda kurti prevencines priemones, diagnostiką ir gydymo bei vakcinacijos strategijas.

Koronavirusai dažnai gali patekti ant rankų per kontaktą su užkrėstais paviršiais, o užsikrėtimas žmonėms gali įvykti, kai rankos paliečia burną, nosį ar akis. Patekęs į kvėpavimo takus, virusas gali įsiskverbti į trachėją ir nukeliauti į plaučius, kur jis prisitvirtina prie ląstelių ir daugintis.

Ligos

Koronavirusai užkrečia žinduolių ir paukščių viršutinius kvėpavimo takus ir virškinimo traktą. Žmones užkrečia šešios skirtingos koronavirusų padermės. Tai:

• MERS-CoV
• SARS-CoV
• Sunkų ūminį respiracinį sindromą sukeliantis koronavirusas 2, kuris sukelia 2019 m. koronavirusinę ligą ir yra 2019-20 m. koronavirusų protrūkio priežastis

Manoma, kad koronavirusai sukelia daugelį suaugusių žmonių peršalimo ligų. Sunku įvertinti koronavirusų reikšmę ir ekonominį poveikį. Kitaip nei rinovirusus (kitą peršalimo virusą), žmogaus koronavirusus lengva išauginti laboratorijoje.

3D animuotas SARS-CoV-2 viruso padermės virionas

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra koronavirusai?

K: Kokias ligas koronavirusai sukelia žmonėms?

K: Kokio dydžio yra koronavirusų genomas?

K: Kiek yra pagrindinių koronavirusų grupių?

K: Koks virusas sukelia COVID-19 žmonėms?

K: Kokie baltymai sudaro koronavirusą?

Paieška pagal raidę