Koronavīrusi: raksturojums, struktūra un infekciju mehānismi

Padziļināta analīze par koronavīrusu struktūru, genomas īpašībām un infekciju mehānismiem — uzziniet, kā S, M, E, N proteīni un transmisija ietekmē inficēšanos.

Koronavīruss ir Coronaviridae dzimtas vīruss. Tie ir apvalka vīrusi ar pozitīva sensora RNS genomu un spirālveida simetrijas nukleokapsīdu. Koronavīrusu genoma lielums parasti ir aptuveni 26–32 kilobāzes, kas RNS vīrusam ir ārkārtīgi liels un ļauj kodēt vairākas strukturālās un nenostrukturālās olbaltumvielas.

Nosaukums un morfoloģija

Nosaukums "koronavīruss" cēlies no latīņu valodas vārda corona, kas nozīmē "vainags" vai "aureole", un attiecas uz to, kā virioni izskatās elektronu mikroskopā (EM). Virioniem ir ārējais lipīdu apvalks ar noapaļotiem, sīpolveida virsmas izvirzījumiem — tā dēvētajām smaile( S) proteīnu virskošām struktūrām, kas rada kronim līdzīgu izskatu. Šādas morfoloģijas pamatā ir vīrusa smailes (S) peplomēri, kas ir olbaltumvielas uz vīrusa virsmas un nosaka, kuras šūnas vīruss var inficēt.

Galvenās strukturālās olbaltumvielas

• S (spike, smaile) — virsmas proteīns, kas atbild par piesaisti šūnas receptoriem un membrānu saplūšanu; receptoru atpazīšana nosaka tropismu (kuras audu šūnas tiek inficētas).
• M (membrāna) — membrandzīns, kas palīdz vīrusa apvalka veidošanā un strukturālo stabilitāti.
• E (envelope, apvalks) — neliela proteīna daļa, kas iesaistīta vīrusa nobriešanā un izdalīšanā; var ietekmēt vīrusa patogenitāti.
• N (nukleokapsīda) — saista genoma RNS, palīdz genomas iesaiņošanā un vīrusa replikācijas procesā.

Genoma un replikācija

Koronavīrusiem ir vienkārša, pozitīva sensora RNS genoma, kas darbojas kā mRNS tieši pēc nokļūšanas šūnā. Replikācija notiek citoplazmā un bieži saistīta ar endoplazmatiskā retikuluma membrānām, kur veidojas dubultmembrānas vezikulas, kurās notiek genomas replikācija un subgenomisko mRNS sintēze. Koronavīrusiem raksturīga "diskontinuāla transkripcija", kas rada dažādus subgenomiskos mRNS, ļaujot ekspresēt strukturālās un dažādas nenostrukturālās olbaltumvielas.

Inficēšanās mehānismi

Vīrusa infekcijas pirmais solis ir S proteīna saite ar attiecīgo šūnu receptoru. Daži labi izpētīti receptoru piemēri ir ACE2 (SARS-CoV un SARS-CoV-2) un DPP4 (MERS-CoV), bet dažādiem koronavīrusiem var būt atšķirīgi receptoru mērķi. Pēc saites ar receptoru bieži nepieciešama hosta proteāžu (piem., TMPRSS2 vai furīna) aktivācija, kas sāk S proteīna proteolītisku šķelšanos un atbrīvo fuzijas domēnu — tas ļauj vīrusa apvalkam saplūst ar šūnas membrānu vai endosomas membrānu un ievadīt genomu šūnas iekšpusē.

Vīrusi pēc iekļūšanas izmanto saimniekšūnas translācijas aparātu, lai radītu lielu skaitu vīrusa proteīnu un kopijas ģenētiskajai informācijai. Jaunveidotos virionus parasti savāc jeb "nobriedina" endoplazmatiskā retikulum-golģija sistēmā un izvada no šūnas eksocitozes ceļā.

Transmisija un vides noturība

Koronavīrusi pārsvarā izplatās ar elpceļu pilienu un aerosola ceļu — klepojot, šķaudot vai runājot. Tie var arī nonākt uz virsmām (fomītiem) un ilgākā laika posmā saglabāt iespējamu infekciozitāti atkarībā no virsmas materiāla un apkārtējās vides apstākļiem. Tāpēc rokas var pārnest vīrusu — ja cilvēks pieskaras kontaminētai virsmai un pēc tam sejai, īpaši mutei, degunam vai acīm, tas var veicināt infekciju. Koronavīruss var nokļūt trahejā un plaušās, kur tas pieķeras elpceļu epitēlija šūnām un vairojas.

Rezervuāri, evolūcija un zoonoģenitāte

Daudzi koronavīrusi cirkulē dzīvnieku populācijās — it īpaši sikspārņos, kuri kalpo par nozīmīgiem rezervuāriem. Laika gaitā rekombinācija un mutācijas var radīt jaunas variācijas, kas spēj inficēt citus sugas, tostarp cilvēkus; šādus pārejas gadījumus sauc par zoonotiskām pārnešanām. Piemēri klīniskajā praksē ietver SARS (2002–2003), MERS (2012) un COVID-19 (SARS-CoV-2) uzliesmojumus.

Kliniskā aina un ietekme uz veselību

Koronavīrusu infekcijas klīniskā izpausme ir plaša — no bezsimptomiskām vai vieglām elpceļu infekcijām (parasti "parastie saaukstēšanās" koronavīrusi) līdz smagām pneimonijām un akūtiem elpošanas sindromiem. Vecums, blakus slimības (komorbiditātes) un imūnreakcija ietekmē slimības smagumu. Daži koronavīrusi var izraisīt arī gastrointestinālas vai sistēmiskas izpausmes.

Profilakse, diagnostika un ārstēšana

• Profilakse: roku higiēna, sejas masku lietošana, telpu vēdināšana, sociālā distance, virsmu dezinfekcija un vakcinācija (ja pieejama konkrētam vīrusam) samazina izplatīšanos.
• Diagnostika: parasti balstās uz molekulāriem testiem (PCR) vīrusa RNS noteikšanai, antigēnu testiem un seroloģiju (antivielu noteikšana) vēlākai infekcijas fāzei.
• Ārstēšana: atbalstoša terapija elpošanas grūtību un komplikāciju ārstēšanā; specifiskas antivirālas zāles un monoklonālās antivielas ir izstrādātas vai tiek attīstītas atsevišķiem koronavīrusiem. Smagos gadījumos nepieciešama intensīvā terapija un elpošanas atbalsts.

Secinājums

Koronavīrusi ir bioloģiski daudzveidīga vīrusu grupa ar lielām genoma iespējām, kas spēj inficēt dažādas sugas un izraisīt plašu slimību spektru. Izpratne par to struktūru, iekļūšanas mehānismiem un replikāciju ir būtiska gan jaunu profilakses un ārstēšanas stratēģiju izstrādē, gan sabiedrības veselības pasākumu īstenošanā.

Slimības

Koronavīrusi inficē zīdītāju un putnu augšējos elpceļus un kuņģa-zarnu traktu. Cilvēkus inficē seši dažādi koronavīrusu celmi. Tie ir šādi:

• MERS-CoV
• SARS-CoV
• Smaga akūta respiratorā sindroma koronavīruss 2, kas izraisa slimību koronavīrusslimību 2019. gadā un ir 2019.-2020. gada koronavīrusa uzliesmojuma cēlonis.

Tiek uzskatīts, ka koronavīrusi izraisa daudzus pieaugušo cilvēku saaukstēšanās gadījumus. Koronavīrusu nozīmi un ekonomisko ietekmi ir grūti novērtēt. Atšķirībā no rinovīriem (vēl viens saaukstēšanās vīruss) cilvēka koronavīrusus ir viegli izaudzēt laboratorijā.

SARS-CoV-2 vīrusa celma 3D animācijas virions

Meklēt pēc burta