Open Access

Coronaviruses – How Protein Interactions Changed Our Perception Of The World

Jolanta Bratosiewicz-Wąsik
Jolanta Bratosiewicz-Wąsik
 and 
Tomasz J. Wąsik
Tomasz J. Wąsik
   | Jun 25, 2021
Advancements of Microbiology's Cover Image
About this article
Previous Article
Next Article
Cite
Article Category: research-article
Published Online: Jun 25, 2021
Page range: 121 - 135
Received: Feb 01, 2021
Accepted: May 01, 2021
DOI: https://doi.org/10.21307/PM-2021.60.2.10
Keywords
© 2021 Jolanta Bratosiewicz-Wąsik et al., published by Sciendo
This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Ryc. 1.

Schemat genomu koronawirusówNa 5’ końcu genomu znajdują się dwie otwarte ramy odczytu (ORF – ang. Open Reading Frame) ORF1a i ORF1b kodujące poliproteiny pp1a i pp1ab rozcinane na 16 lub rzadziej na 15 białek niestrukturalnych tworzących kompleks replikacyjno-transkrypcyjny (RTC). Otwarte ramy odczytu od 3’ końca kodują białka strukturalne i regulatorowe: białko kolca (S), ORF3A, białko osłonki (E), białko błonowe (M), ORF5, ORF6, ORF7A, ORF7B, ORF8 i białko nukleokapsydu (N). Dolny panel przedstawia procesowanie proteolityczne poliprotein pp1a i pp1ab. Liczby przy segmentach poliprotein odpowiadają numerowi białka niestrukturalnego; funkcja poszczególnych białek opisana jest w Tabeli I.
Schemat genomu koronawirusówNa 5’ końcu genomu znajdują się dwie otwarte ramy odczytu (ORF – ang. Open Reading Frame) ORF1a i ORF1b kodujące poliproteiny pp1a i pp1ab rozcinane na 16 lub rzadziej na 15 białek niestrukturalnych tworzących kompleks replikacyjno-transkrypcyjny (RTC). Otwarte ramy odczytu od 3’ końca kodują białka strukturalne i regulatorowe: białko kolca (S), ORF3A, białko osłonki (E), białko błonowe (M), ORF5, ORF6, ORF7A, ORF7B, ORF8 i białko nukleokapsydu (N). Dolny panel przedstawia procesowanie proteolityczne poliprotein pp1a i pp1ab. Liczby przy segmentach poliprotein odpowiadają numerowi białka niestrukturalnego; funkcja poszczególnych białek opisana jest w Tabeli I.

Ryc. 2.

Rola ACE2 w patogenezie COVID-19Schemat pęcherzyka płucnego w stanie fizjologicznym (panel lewy) charakteryzujący się równowagą ACE1/ACE2 oraz w czasie infekcji SARS-CoV-2 (panel prawy), gdy ekspresja receptora ACE2 ulega obniżeniu powodując zaburzenie równowagi ACE1/ACE2 i nadaktywację układu renina-angiotensyna (RAS) prowadzącą do uszkodzenia płuc. AT I, AT II – pneumocyty typu I, II; ACE1, ACE2 – enzym typu 1, 2 konwertujący angiotensynę; MasR – receptor Mas; Ang I, II – angiotensyna I, II; AT1R, AT2R – receptor typu 1, 2 angiotensyny II.
Rola ACE2 w patogenezie COVID-19Schemat pęcherzyka płucnego w stanie fizjologicznym (panel lewy) charakteryzujący się równowagą ACE1/ACE2 oraz w czasie infekcji SARS-CoV-2 (panel prawy), gdy ekspresja receptora ACE2 ulega obniżeniu powodując zaburzenie równowagi ACE1/ACE2 i nadaktywację układu renina-angiotensyna (RAS) prowadzącą do uszkodzenia płuc. AT I, AT II – pneumocyty typu I, II; ACE1, ACE2 – enzym typu 1, 2 konwertujący angiotensynę; MasR – receptor Mas; Ang I, II – angiotensyna I, II; AT1R, AT2R – receptor typu 1, 2 angiotensyny II.

Ryc. 3.

Schemat zjawisk immunopatologicznych w pęcherzyku płucnym podczas zakażenia SARS-CoV-2Zakażone pneumocyty są źródłem wzorców molekularnych związanych z uszkodzeniem komórek takich jak ATP, ASC – apoptosis-associated speck--like protein containing a CARD (caspase activation and recruitment domain), wirusowy RNA, komórkowy DNA rozpoznawanych przez komórki nabłonkowe i makrofagi płucne wydzielające cytokiny prozapalne i chemokiny odpowiedzialne za rekrutację monocytów, makrofagów i limfocytów T w miejsce infekcji, co prowadzi do dalszego rozwoju reakcji zapalnej. Nadprodukcja i nadmierne wydzielanie cytokin prozapalnych prowadzi do akumulacji komórek układu odpornościowego i ostatecznie do zniszczenia tkanki płuc. Dodatkowo przeciwciała nieneutralizujące mogą przyczyniać się do procesu wzmacniania zależnego od przeciwciał (ADE) prowadzącego do nasilenia uszkodzenia płuc.
Schemat zjawisk immunopatologicznych w pęcherzyku płucnym podczas zakażenia SARS-CoV-2Zakażone pneumocyty są źródłem wzorców molekularnych związanych z uszkodzeniem komórek takich jak ATP, ASC – apoptosis-associated speck--like protein containing a CARD (caspase activation and recruitment domain), wirusowy RNA, komórkowy DNA rozpoznawanych przez komórki nabłonkowe i makrofagi płucne wydzielające cytokiny prozapalne i chemokiny odpowiedzialne za rekrutację monocytów, makrofagów i limfocytów T w miejsce infekcji, co prowadzi do dalszego rozwoju reakcji zapalnej. Nadprodukcja i nadmierne wydzielanie cytokin prozapalnych prowadzi do akumulacji komórek układu odpornościowego i ostatecznie do zniszczenia tkanki płuc. Dodatkowo przeciwciała nieneutralizujące mogą przyczyniać się do procesu wzmacniania zależnego od przeciwciał (ADE) prowadzącego do nasilenia uszkodzenia płuc.

Funkcja białek koronawirusów

BiałkoFunkcja
strukturalne BiałkaSBiałko kolca koronawirusów odpowiedzialne za wiązanie z receptorem komórkowym i fuzję z błoną komórkową
EBiałko osłonki odpowiedzialne za składanie i uwalnianie cząstek potomnych
MBiałko błonowe oddziałujące z innymi białkami wirusa w procesie składania wirionów potomnych
NNukleoproteina zapewniająca ochronę genomu i jego inkorporację do wirionów potomnych; białko N wiąże się z nsp3 umożliwiając uformowanie kompleksu replikacyjno-transkrypcyjnego
Białka niestrukturalnensp1Hamowanie ścieżki sygnałowej IFN-β; hamowanie translacji poprzez wiązanie i inaktywację podjednostki 40S rybosomów oraz aktywacja komórkowych endonukleaz do cięcia mRNA komórkowego
nsp2Wiąże się z prohibityną 1 i 2 przez co zaburza funkcjonowanie ścieżek sygnałowych w komórce
nsp3Proteinaza z rodziny papain; uwalnia nsp1, nsp2 i nsp3 z poliproteiny
nsp4Oddziałuje z nsp3; uczestniczy w przemodelowaniu błony komórkowej umożliwiającym formowanie kompleksu replikacyjno-transkrypcyjnego
nsp5Proteinaza podobna do 3C; zapewnia rozcinanie poliproteiny wirusowej uwalniając przynajmniej 11 białek niestrukturalnych; działa jako supresor wrodzonej odpowiedzi immunologicznej
nsp6Zapewnia powstawanie autofagosomów z retikulum endoplazmatycznego; zapobiega dostarczaniu przez autofagosomy elementów wirusowych do degradacji w lizosomach
nsp7Wraz z nsp8 działa jako kofaktor dla RNA-zależnej polimerazy RNA (nsp12)
nsp8Wraz z nsp7 działa jako kofaktor dla RNA-zależnej polimerazy RNA (nsp12)
nsp9Białko wiążące ssRNA; oddziałuje z zawierającą motyw DEAD helikazą RNA 5
nsp10Stymuluje aktywność nsp14 i nsp16
nsp11Funkcja nieznana
nsp12RNA-zależna polimeraza RNA zapewniające zarówno replikację jak i transkrypcję
nsp13Helikaza dsRNA; 5’-trójfosfataza; uczestniczy w tworzeniu czapeczki na 5’ końcu wirusowego mRNA
nsp143’-5’-egzorybonukleaza zapewniająca poprawność procesu replikacji; metylotransferaza N7-guaninowa uczestniczy w tworzeniu czapeczki na 3’ końcu wirusowego mRNA
nsp15Endorybonukleaza rozcinająca RNA w pozycji 3’ urydyny tworząc 2’-3’ cykliczny fosfodiester; degraduje wirusowy dsRNA zapobiegając rozpoznaniu przez organizm gospodarza
nsp162’-O-ribozylo-metylotransferaza metyluje grupę 2’-hydroksylową adeniny w czasie tworzenia czapeczki w wirusowym mRNA
eISSN:
2545-3149
Languages:
English, Polish
Publication timeframe:
4 times per year
Journal Subjects:
Life Sciences, Microbiology and Virology
Journal RSS Feed