Koronawirusy — definicja, budowa, genom i mechanizmy zakażenia

Koronawirusy — definicja, budowa i genom. Dowiedz się, jak działają kolce S, mechanizmy zakażenia, drogi przenoszenia i jak skutecznie się przed nimi chronić.

Coronavirus jest wirusem z rodziny Coronaviridae (rząd Nidovirales). Są to wirusy otoczone z materiałem genetycznym w postaci genomu RNA o dodatniej polarności (ssRNA(+)). Mają nukleokapidalną symetrię helikalną. Rozmiar genomu koronawirusów wynosi około 26–32 kilobaz (kb), co jest wyjątkowo duże jak na wirusa RNA i jest możliwe dzięki obecności enzymu naprawczego (egzorybonukleazy, nsp14), który zmniejsza liczbę błędów podczas replikacji.

Wygląd i budowa

Nazwa "coronavirus" pochodzi od łacińskiego słowa corona, oznaczającego "korona" lub "wieniec", i odnosi się do charakterystycznego wyglądu wirusów w mikroskopie elektronowym (E.M.). Na powierzchni wirionu występują kolcowate wypustki tworzone przez białko kolcowe (S), które pod mikroskopem przypominają koronę. Morfologia ta powstaje dzięki peplomerom wirusa (białko S), które decydują o przyłączaniu się do receptorów komórkowych i tropizmie wirusa.

Główne białka strukturalne koronawirusów to:

• S (spike, kolce) — odpowiedzialne za wiązanie do receptora i fuzję z błoną komórkową;
• E (envelope, otoczka) — małe białko membranowe uczestniczące w składaniu wirionu;
• M (membrane, błona) — najliczniejsze białko powierzchniowe, nadaje kształt otoczce;
• N (nucleocapsid, nukleokapsyd) — wiąże RNA i tworzy helikalny nukleokapsyd.

Genom i organizacja genetyczna

Genom koronawirusa o długości ~26–32 kb jest jednoniciowy i ma orientację 5'–3'. Na 5' końcu zwykle znajduje się duży odcinek kodujący poliproteiny replikazy (ORF1a/ORF1b), które po proteolitycznym przetworzeniu dają nsps (m.in. polimerazę RNA, helikazę, egzorybonukleazę). Sekwencje kodujące białka strukturalne zwykle występują w układzie: S — E — M — N na końcu 3' genomu, wraz z kilkoma genami dodatkowych białek o funkcjach modulujących gospodarza i wirulencję.

Mechanizmy wejścia i tropizm

To, jakie komórki dany koronawirus zainfekuje, zależy głównie od białka S i używanego receptora komórkowego. Przykłady receptorów:

• ACE2 — receptor wykorzystywany przez SARS-CoV i SARS-CoV-2;
• DPP4 (CD26) — receptor MERS-CoV;
• inne receptory i koreceptory są wykorzystywane przez różne gatunki i szczepy.

Cykl replikacyjny

Po przyłączeniu i wejściu wirus uwalnia genom RNA do cytoplazmy. Poliproteiny replikazy są syntetyzowane bezpośrednio z genomu i podlegają przetworzeniu, tworząc kompleks replikacyjny, który działa na zewnątrz zmodyfikowanych błon wewnątrzkomórkowych (podwójne pęcherzyki błonowe). Następuje replikacja genomu i transkrypcja podjednostkowych mRNA, z których syntetyzowane są białka strukturalne i niektóre białka dodatkowe. Składanie wirionów zachodzi w obrębie ER–Golgi intermediate compartment (ERGIC), skąd gotowe wiriony są uwalniane drogą egzocytozy.

Transmisja i tropizm anatomiczny

Koronawirusy przenoszą się głównie drogą kropelkową (kaszel, kichanie), aerozoli i przez kontakt z skażonymi powierzchniami (fomites). Mogą się osadzać na dłoniach i przedostać do błon śluzowych w wyniku dotykania twarzy. Wniknięcie wirusa ma zwykle miejsce przez drogi oddechowe — wirus dostaje się do tchawicy i płuc, gdzie zakaża komórki nabłonka oddechowego i może powodować chorobę o przebiegu od łagodnego zapalenia górnych dróg oddechowych do ciężkiego zapalenia płuc i zespołu ostrej niewydolności oddechowej.

Ewolucja i pochodzenie

Koronawirusy występują u ssaków i ptaków; wiele gatunków ma naturę zoonotyczną — potrafią przenosić się między gatunkami. Rekombinacja genetyczna i mutacje sprzyjają powstawaniu nowych wariantów i pojawianiu się patogennych szczepów u ludzi. Duży genom i mechanizmy naprawcze wpływają na tempo akumulacji zmian, ale wciąż możliwe są szybkie adaptacje przy intensywnym krzyżowaniu populacji wirusów.

Obraz kliniczny, diagnostyka i zapobieganie

Objawy zakażeń koronaawirusowych zależą od gatunku i szczepu — od bezobjawowych lub łagodnych infekcji nosa i gardła, przez gorączkę, kaszel, duszność, do ciężkich zapaleń płuc. Diagnostyka opiera się głównie na wykrywaniu kwasu nukleinowego (PCR) z próbek oddechowych, testach antygenowych oraz badaniach serologicznych w celu oceny odpowiedzi immunologicznej.

Zapobieganie obejmuje środki ogólne: higienę rąk, zasłanianie ust i nosa przy kaszlu/kichaniu, dystans społeczny w sytuacjach epidemicznych oraz szczepienia specyficzne dla niektórych koronawirusów (np. szczepionki przeciw SARS-CoV-2). W praktyce klinicznej stosuje się także izolację osób zakażonych i środki ochrony osobistej dla personelu medycznego.

Leczenie

Leczenie infekcji koronawirusowych jest przeważnie objawowe i wspomagające (tlenoterapia, płynoterapia, leczenie powikłań). Dla wybranych zakażeń opracowano terapie przeciwwirusowe i immunomodulujące oraz terapie monoklonalnymi przeciwciałami — ich stosowanie zależy od konkretnego wirusa, fazy choroby i zaleceń medycznych. Postępy w badaniach nad lekami i szczepionkami są intensywne, zwłaszcza po doświadczeniach z SARS, MERS i pandemią COVID-19.

Ważne jest śledzenie zaleceń zdrowia publicznego, badań naukowych i aktualnych wytycznych klinicznych, ponieważ informacje o poszczególnych gatunkach koronawirusów i dostępnych interwencjach mogą się zmieniać wraz z postępem badań.

Choroby

Koronaawirusy zakażają górne drogi oddechowe i żołądkowo-jelitowe ssaków i ptaków. Sześć różnych szczepów koronaawirusów zaraża ludzi. Należą do nich:

• MERS-CoV
• SARS-CoV
• Poważny ostry zespół oddechowy coronavirus 2, który powoduje chorobę coronavirusową 2019 i jest przyczyną wybuchu epidemii koronawirusa 2019-20

Uważa się, że koronaawirusy powodują wiele powszechnych przeziębień u dorosłych ludzi. Znaczenie i ekonomiczny wpływ koronaawirusów jest trudny do oszacowania. W przeciwieństwie do rinowirusów (innego pospolitego wirusa przeziębienia), koronaawirusy ludzkie łatwo rosną w laboratorium.

3D Animowany wirus szczepu wirusa SARS-CoV-2

Pytania i odpowiedzi

P: Co to są koronawirusy?

P: Jakie choroby wywołują koronawirusy u ludzi?

P: Jak duży jest rozmiar genomu koronawirusów?

P: Ile jest głównych grup koronawirusów?

P: Jaki wirus wywołuje COVID-19 u ludzi?

P: Jakie białka tworzą koronawirus?

Szukaj według litery