CC BY
401УДК: 616.98-036-07-08:578.834.11 DOI: 10.37279/2224-6444-2020-10-4-78-95
КОРОНАВИРУСЫ (СТРУКТУРА ГЕНОМА, РЕПЛИКАЦИЯ)
Хайтович А. Б.
Кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии, Медицинская академия имени
С. И. Георгиевского ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В. И. Вернадского», 295051,
бульвар Ленина, 5/7, Симферополь, Россия
Для корреспонденции: Хайтович Александр Борисович, доктор медицинских наук, профессор кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии, е-mail: khaytovych@rambler.ru
For correspondence: Aleksandr B. Khaitovich, MD, Professor of the Department of Microbiology, Virusology and Immunology, Medical Academy named after S. I. Georgievsky of Vernadsky CFU, Simferopol, Russia. E-mail: khaytovych@rambler.ru
Information about author:
Khaitovich A. B., http://orcid.org/0000-0001-9126-1182
РЕЗЮМЕ
Обзор, представленный в статье, является продолжением публикации по коронавирусам. В работе рассматриваются современные данные о строении генома и процессе репликации у различных видов коронавирусов, вызывающих заболевания у людей и имеющих медицинское значение. Представлена структура геномов коронавирусов и функции генов, которые кодируют структуру вирусных частиц; описывается функция структурных генов и вспомогательных генов; показана роль генов, кодирующих неструктурные белки в структуре вирусной частицы и репликации коронавирусов. Анализ опубликованных исследований позволил сравнительно характеризовать геномы особо опасных коронавирусов: SARS-CoV, MERS-CoV, SARS-CoV-2, описать их отличия в структуре и в процессе репликации. В обзоре анализируется строение генома и процесс репликации коронавирусов на молекулярном уровне с учетом особенностей у разных видов коронавирусов. Для анализа генетических структур и репликации коронавирусов использованы современные литературные источники, статьи в ведущих мировых медицинских и биологических журналах.
Ключевые слова: коронавирус, строение генома, стадии репликации, S-белок.
CORONAVIRUS (GENOME STRUCTURE, REPLICATION)
Khaitovich A. B.
Medical Academy named after S. I. Georgievsky of Vernadsky CFU, Simferopol, Russia
SUMMARY
The overview presented in the article is a continuation of the publication on coronaviruses. The paper examines modern data on the structure of the genome and the replication process in various types of coronaviruses that cause diseases in humans and are of medical importance. The structure of the genomes of coronaviruses and the functions of genes that encode the structure of viral particles are presented; describes the function of structural genes and auxiliary genes; the role of genes encoding non-structural proteins in the structure of the viral particle and replication of coronaviruses is shown. The analysis of published studies made it possible to comparatively characterize the genomes of highly dangerous coronaviruses: SARS-CoV, MERS-CoV, SARS-CoV-2, describe their differences in structure and in the process of replication. The review analyzes the structure of the genome and the replication process of coronaviruses at the molecular level, taking into account the characteristics of different types of coronaviruses. To analyze the genetic structures and replication of coronaviruses, modern literary sources, articles in the world's leading medical and biological journals were used.
Key words: coronavirus, genome structure, replication stages, S-protein.
Структура и процесс репликации детерминированы генами вируса, которые имеют некоторые отличия у разных видов и определяют процесс изменчивости коронавирусов (ИСоУ). Структура геномов у коронавирусов В центре вириона в спиралевидной форме находится РНК (рибонуклеиновая кислота), которая обладает информационной и наследственной функциями. Строение РНК у коронавирусов обычное, по химическому строению является рибонуклеиновой кислотой, в которой каждый
нуклеотид состоит из остатка фосфорной кислоты, рибозы и азотистых оснований: аденин (А), гуанин (Г), урацил (У), цитозин (Ц) или в латинской транскрипции как А, G, и, С, соответственно. Геном ИСоУ самый крупный среди РНК-вирусов и представляет одноцепочечную плюс РНК с содержанием G + С от 32% до 43% [1; 2]. У разных видов ИСоУ размер генома колеблется от 26,4 до 31,7 тысяч п.н. (пар нукле-отидов), при этом у БАЯБ-СоУ составляет 27,9 кб., БАЯ8-СоУ-2 - 29,9 кб., ИЕЯБ-СоУ- 30,1 кб.
Геном не сегментирован, в отличие от вируса гриппа, поэтому обладает меньшей предрасположенностью к изменчивости при репликации и образовании новых вирусных частиц. Строение генома HCoV сложное и состоит из фрагментов РНК - генов, которые кодируют структурные белки, неструктурные белки (NSP) и вспомогательные гены (ORF) [2]. В структуре генома HCoV выделяются гены, кодирующие 29 белков, которые выполняют различные задачи от создания копий вируса и до подавления иммунных реакций инфицированного организма. Геном содержит 2 основные и длинные рамки считывания (ORF), занимающие около 70%, регулирующие процесс репликации и кодирующие полипротеины (структурные белки S, E, M, N, НЕ) и вспомогательные гены (ORF 1a, 1b, 3a, 6, 7a, 7b, 8 и 10) (рис. 1) [3 - 7]. Геномная РНК, имеющая 5'-кэп и поли-(А)-хвост на З'-конце, содержит множество ORF. Гены расположены в следующем порядке: 5'-репликаза^-Е-М-К-3' с большим числом маленьких по размеру РНК -ORF (кодирующие вспомогательные белки), которые расположены между структурными генами [5]. Ген, кодирующий структурный НЕ-белок (гемагглютин-эстераза), присутствует только у двух видов HCoV-OC43 и HCoV-HKU1, а структурными генами, кодирующие другие структурные белки, обладают все виды HCoV, играющие роль в патологии человека [4].
ЯП г—|
н ""■■ |.,»| ииишцдуг
и™™ Н^^з^НВ^МВ^р-'
Рис. 1. Рисунок 1. Геномная организация HCoVs
[4]. Условные обозначения: 1. Принципиальная схема семи известных HCoV показана без масштаба. 2. Гены, кодирующие структурные белки спайк ф), оболочку ф), мембрану (M) и нуклеокапсид (N1, выделены зеленым цветом. 3. Ген, кодирующий гемагглю-тинин-эстеразу (НЕ) в линии А бета-коронави-русов, находится в оранжевом цвете. 4. Гены, кодирующие вспомогательные белки, выделены, синим цветом.
В геноме HCoV присутствуют гены, которые определяют структуру и репликацию вируса. Ген репликазы / транскриптазы (ген 1) кодирует процесс репликации вирусных частиц; ген S (ген 2) кодирует спайковый S-белок, координирующий сборку и высвобождение вириона, а также ответственный за адгезию; ген оболочки (ген 4) кодирует оболочечный Е-белок; ген мембраны (ген 5) кодирует мембранный M-белок; ген нуклеокапсида (ген 9) кодирует нуклеокапсид N-белок, внутри которого находится одноцепо-чечная плюс РНК генома (ssRNA) в спиралевидной форме, которая обладает наиболее консервативными свойствами [8]. Последовательность «тела» генома SARS-CoV-2 фланкирована «ли-дерной» последовательностью длиной 72 нукле-отида на 5'-конце и поли (A) хвостом на 3'-кон-це [3]. Репликаза коронавируса кодируется двумя большими перекрывающимися ORF (ORF 1a и ORF 1b), занимает около двух третей генома и напрямую транслируется из геномной РНК. Тем не менее, структурные и вспомогательные гены транслируются из субгеномных РНК (sg-РНК), которые синтезируются во время транскрипции/ репликации генома [5].
Ключевую функциональную роль у HCoV выполняет структурный S-белок, который формирует внешний слой HCoV и защищает РНК, который находится внутри вирусной частицы. S протеины образуют крупные коронаподобные шипы на поверхности вируса, определяющие название таксономической группы вирусов - ко-ронавирусы. Выявлена особенность в строении S-белка, находящегося на поверхности вирусной частицы, часть которого может расширяться и присоединяться к белкам клетки хозяина. Каждый вид HCoV обладает специфичностью и органотропностью: рецепторы вируса взаимодействуют со специфическими рецепторами клеток-хозяина разных органов и тканей организма; формирует механизм внедрения вируса в клетку и дальнейшую репликацию; определяет особенности развития патологических процессов и клинических проявлений коронавирусных инфекций; является точкой приложения для действия лекарственных противовирусных препаратов [1; 2; 6; 9].
S-белок у HCoV по химической структуре - это тримерный остроконечный спайк-гликопротеин, состоящий из 1255 аминокислот в длину [9; 10], и субъединиц S1 (от англ. bulb -луковица) и S2 (от англ. stalk - стебель) в каждом спайк-мономере на оболочке, для связывания с клеточными рецепторами. Белок S находится на поверхности HCoV и функционально субъединицы предназначены: S1 - для связывания с рецептором состоит из рецептор-связывающего
a SI suburnl S2 suburH
fSPl _ ; йВМ " J' ~ FP If i-I-, HR3]T\V CP
I 13 Sí 1¡1 191 M iW 770 76869! 1,011 IMS 1,»i UBUSS
Ь €
C474 T~?
OîtITNÎ . , , vJ
;
К
Рисунок 2. Структура S-белка SARS-CoV-2 и его комплекс с рецептором ACT2 [10, 11, 12] Условные обозначения: а. Общая топология спайкового мономера SARS-CoV-2. FP (пептид слияния); HR1 (гептадный повтор 1; HR2 (гептадный повтор 2); IC (внутриклеточный домен); NTD (N-терминальный домен); SD1 (поддомен 1); SD2 (поддомен 2); ТМ
(трансмембранный регион). б. Последовательность и вторичные структуры RBD SARS-CoV-2 (последовательность RBM показана красным). c. Общая структура RBD SARS-CoV-2, привязанного к ACE2 (показано зеленым цветом); ядро RBD (показано голубым); RBM (показано красным). Дисульфидные связи в RBD показаны в виде палочек и обозначены стрелками. N-концевая спираль ACE2, ответственная за связывание, помечена.
домена (receptor binding domain - RBD) и S2 -для слияния мембран состоит из мембрано-свя-зывающего домена (membrane binding domain -MBD) (рис. 2) [8; 10; 11; 12].
Субъединица S1 химически - амино-конце-вой домен с 200 аминокислотами (aa), в пределах которого находится область непосредственного контакта - рецептор-связывающий мотив (receptor binding motif - RBM) и включает два независимых домена: N-терминальный домен (N-terminal domain - NTD) и C-терминальный домен (C-domain - CD). Домен CD RBD S-белка HCoV распознает в качестве конкретного для каждого вида HCoV специфический рецептор клетки-хозяина, который является основной мишенью для вируснейтрализующих антител [8; 10].
Субъединица S2 химически обладает кар-бокси-концевыми связями и структура состоит из набора белков: пептид слияния (fusion peptide - FP); гептадный повтор 1 (heptad repeat 1 - HR1); гептадный повтор 2 (heptad repeat 2 -HR2); трансмембранный домен (transmembrane domain - ТМ); центральная спираль (central helix - CH); коннекторный домен (connector domain - CD); цитоплазматический хвост (cytoplasmic tail - CT) [8; 10].
Аминокислотный состав белка S включает сигнальный пептид (аминокислоты 1-12), расположенные на N-конце; внеклеточный домен (аминокислоты 13-1195), трансмембранный домен (аминокислоты 1196-1215) и внутриклеточный домен (аминокислоты 1 216-1 255) [9; 10; 13].
Среди белков HCoV, по величине белковой молекулы, S-гликопротеин меньше только неструктурного белка (NSP) репликазы 3 (NSP3), который является крупнейшим белком, продуцируемый во время коронавирусных инфекций. Доменная организация группирует S-белок у HCoV с другими вирусными белками класса I, такими как вирус гриппа - гемагглютинин (HA), ВИЧ-1 - оболочечный белок (Env), вирус Эбо-ла - гликопротеин 2 (Gp2), HCoV - рецептор-связывающий домен (RBD) S-белка, которые считаются основной детерминантой диапазона хозяев. Функционально S-белок и RBD является ведущим фактором в определении диапазона хозяев у всех видов HCoV [8; 14]. Кроме того, белок S играет ключевую роль в индукции ответов нейтрализующих антител, Т-клеток и в защитном иммунитете при заражении SARS-CoV [10].
Кроме S-белка, определенную роль в структуре и репликации HCoV принадлежит и другим структурным белкам, которые контролируются структурными генами. E-белок - оболочечный, помогает сформировать маслянистый пузырек вируса и выполняет функции, находясь уже внутри инфицированной клетки, где протеин соединяется с белками, помогающими включать/ выключать гены и активно изменять паттерн активации собственных генов человека. M-белок -мембранный, является частью внешней оболочки вируса. N-белок - протеин нуклеокапсида, защищает РНК-вирус, сохраняя его в устойчивом состоянии внутри вирусной оболочки, при этом большое количество белков соединяются друг с другом в длинную спираль, обертываясь и наматываясь на РНК [1; 15].
В геноме РНК-вируса, кроме структурных генов, находятся вспомогательные гены, которые кодируют 9 рамок считывания [2]: ORF1ab -цепочка белков, создаваемая внутри зараженной клетки, представляет собой цепь из 16
объединенных вместе белков, два из которых действуют как ножницы, разрывая связи между различными протеинами, предназначение других белков пока неизвестна; ORF 3a - группа «вспомогательных белков», которые помогают изменить среду внутри зараженной клетки, облегчают репликацию вируса, при этом протеин пробивает отверстие в мембране зараженной клетки и создает условия для выхода новых вирусов из нее, запуская процесс воспаления, один из наиболее опасных симптомов COVID-19 (от англ. - сoronavirus disease - 2019); ORF 3b - белки, которые частично накладываются на ту же область РНК, но пока не изучено использует ли SARS-CoV-2 этот ген; ORF 6 - вспомогательный белок блокирует сигналы, посылаемые инфицированной клеткой иммунной системе, в частности, специфические внутриклеточные противовирусные белки, на которые нацелены, в том числе, такие вирусы как полиомиелит и грипп; ORF 7a - белок, сокращающий количество те-терина (мембранный белок, фактор рестрикции - ингибитор вирусных инфекций), создает благоприятные условия большему количеству новых вирусов выйти и вызывать самоубийство инфицированных клеток, повреждая при этом клетки и ткани органов организма; ORF 7a и ORF 7b - белки, накладываются на одинаковые участки РНК, но функция их неизвестна; ORF8 - вспомогательный белок, различается у разных HCoV, но функция неизвестна; ORF 9b и ORF 9c - вспомогательные белки накладываются на те же участки РНК; ORF 9b - вспомогательный белок, который блокирует интерферон - ключевую молекулу противовирусной защиты; ORF 9c - функция белка неизвестна; ORF 10 - вспомогательный белок небольшого размера и функция его не изучена [4].
После процессинга полипротеина образуется 16 неструктурных белков (NSP), которые образуют репликативный комплекс: NSP1 - белок замедляет выработку собственных белков инфицированной клеткой, заставляя клетку работать на вирус и производить больше вирусных белков, одновременно затрудняя ей собирать собственные противовирусные белки, которые могли бы его остановить; NSP2 - белок с неизвестной функцией, возможно, его действие будет понятно, наблюдая за белками, к которым он присоединяется (например, два из них помогают перемещать заполненные молекулами пузырьки, называемые эндосомами, внутри клетки); NSP3 - это крупный белок, у которого две важные задачи: отсечение других вирусных белков, чтобы выполнять свои собственные функции и изменить белки в зараженных клетках (здоровая клетка помечает состарившиеся поврежденные
белки для уничтожения, а HCoV может удалить эти метки, изменить баланс белков и уменьшить способность клетки бороться с вирусом); NSP4 в сочетании с другими белками помогает создавать в инфицированных клетках заполненные жидкостью пузырьки, внутри которых создаются детали для новых копий вируса; NSP5 - белок осуществляет большинство разрезов, с помощью которых другие белки NSP освобождаются для выполнения собственной работы; NSP6 взаимодействует с белками NSP3 и NSP4 для создания вирусных пузырьков-заводов; NSP7 и NSP8 - белки, помощники в копировании, делают большинство разрезов, с помощью которых другие белки NSP освобождаются для выполнения собственной работы; NSP9 - белок проникает по крошечным каналам в ядро зараженной клетки, где находится собственный геном, который контролирует движение молекул в ядро и из него; NSP10 - белок, совместно с белком NSP16, защищают вирус от иммунной системы, что позволяет уничтожать противовирусные белки в человеческих клетках; NSP11 - белок перекрывает часть того же участка РНК, как NSP12, но пока не определена функция малого белка; NSP12 - белок собирает генетические буквы в новые вирусные геномы (противовирусный препарат «Ремдесивир» препятствует работе); NSP13 - белок разматывает скрученную спираль РНК-вируса и позволяет другим белкам прочитать и скопировать информацию; NSP14 - белок вырезает ошибки при копировании, исправляет их и заменяет аминокислоты с неправильной на правильную; NSP15 - белок скрывает вирус от иммунной системы, измельчая обрывки поврежденной вирусной РНК; NSP16 - белок, совместно с NSP10, помогает генам вируса скрываться от белков, разрушающих РНК [2].
Два неструктурных белков NS7b и NS8, влияющих на передачу сигналов иммунного ответа, более консервативные у SARS-CoV-2, чем у SARS-CoV. Это позволяет сделать предположение о возможных функциональных изменениях инфекционных свойств этих белков во время эволюции вируса [16].
В коронавирусах SARS-CoV-2, NSP16 в сочетании с NSP10 метилирует 5'-конец, кодируемый вирусом мРНК, чтобы имитировать клеточные мРНК в присутствии родственного аналога субстрата РНК и донора метила -S-аденозилметионина (SAM). Происходит «обман» клетки хозяина и вирусная РНК считается частью клетки и вирус не вызывает ответную реакцию - иммунная система организма не реагирует на чужеродные включения, при этом наоборот защищает вирус от ограничений врожденного иммунитета хозяина. NSP16 / NSP10
захватывают в результате 2'-O метилирования рибозного сахара первый нуклеотид мРНК SARS-CoV-2, после чего наблюдаются конфор-мационные изменения, связанные с субстратом, когда фермент переходит из бинарного в тройное состояние. Кроме того, удаленный (25 Ä) лиганд-связывающий сайт, уникальный для SARS-CoV-2, может быть нацелен в дополнение плюс РНК и SAM, что указывает на еще одну мишень для противовирусных препаратов [17].
HCoV содержат, по меньшей мере, шесть ORF в своем геноме. Первый, из которых, участок 5'- ORF, ORF 1a (11826-13425 нуклеотидов) и ORF1b (от 7983 до 8157 нуклеотидов) присутствует у разных родов (исключение составляют представители HCoV рода Gammacoronavirus, обладающие NSP1), кодирующие полимеразу для синтеза РНК и других NSP и продуцирующие два полипептида: pp1a и pp1ab [1].
Геном коронавируса заканчивается фрагментом РНК, который останавливает считывание белков, после чего следует 16 генетических букв повторяющихся последовательностей «ааааааа-ааааааааа» [4].
Сравнение геномов SARS-CoV-2, SARS-CoV; MERS-CoV (рис. 1) показало, что они разного размера 29844 п.н., 29751 п.н., 30119 п.н., соответственно. Несмотря на то, что структура белков у них в основном одинакова, при сравнении S-белка шипа на 3'-конце среди HCoV, было визуализировано различие: 1273aa, 1493aa и 1270aa в SARS-CoV-2, SARS-CoV; MERS-CoV, соответственно. Генетически SARS-CoV-2 имеет разное сходство: с SARS-CoV (около 79%) и MERS-CoV (около 50%) [10].
Расположение белков N, E, M в структуре SARS-CoV-2 отличается от других представителей Betacoronavirus, но изменились, по сравнению с SARS-CoV [18; 19].
Наиболее консервативным оказался Е-белок, став короче на 1 позицию, в С-концевой части. Белок М, напротив, стал длиннее на 1 аминокислоту и изменился по содержанию гидрофобных аминокислот (лейцина, изолейцина и валина) и серина [20]. Заметные изменения произошли в N-белке, который стал короче на 3 аминокислоты, в нем изменились количественные соотношения между гидрофобными и дикарбоновыми аминокислотами, но это не повлияло на общее количество отрицательных групп в N-белке; при сохранности количества положительно заряженных аминокислот (аргинина, лизина и ги-стидина), изменения в их соотношении привели к снижению положительного заряда в N-белке, вследствие чего произошло ослабление его связи с РНК и ускорение процессов репликации вирусов. Эти изменения и произошедшие отличия
могут оцениваться как маркер усиления конта-гиозности и патогенности SARS-CoV-2 [20].
В ^белке коронавирусов содержание аргинина и лизина практически совпадают. Как и у других представителей Coronavirinae, в ^белке SARS-CoV-2 отсутствует цистеин, что, по-видимому, связано с особенностями укладки геномной РНК в вирион. Крупная молекула по размерам, геномная РНК у HCoV не может обойтись без укладки в виде множества налагающихся друг на друга динамичных петлевых фигур. Отсутствие цистеина в структуре ^белка и образование дисульфидных связей служили бы препятствием формирования плотной упаковки рибонуклеопротеина в вирионе при высвобождении его при репликации. В отличие от других структурных белков, запреты в составе гена ^белка на триплеты UGC и UGU, кодирующие цистеин, жестко ограничивают в нем мутации по триптофану, тирозину и фенилаланину; меньшие ограничения проявляются по содержанию серина, аргинина и глицина, кодируемые большим количеством триплетов [20].
Две функционально разные субъединицы в S-белке SARS-CoV-2 проявляют разные тенденции в изменении их первичной структуры. Длина S-белка увеличилась на 18 аминокислот, и этот прирост приходится на S1 субъединицу. За исключением цистеина, пролина, тирозина и триптофана, большинство аминокислот в нем подверглись существенным изменениям. Особенно следует отметить возрастание доли основных аминокислот (аргинина, лизина и гистиди-на) при большем снижении числа дикарбоновых аминокислот. В S1 субъединице на 6 остатков возросла доля аргинина при уменьшении на 1 остаток лизина и на 7 остатков - дикарбоновых аминокислот. Результатом этих изменений в количественных соотношениях основных (без учета доли гистидина) и кислых аминокислот S1 субъединица SARS-CoV-2 получила положительную заряженность, свойственную поверхностным белкам вирусов с высокой контагиозностью (грипп, корь, паротит, краснуха, гепатит А, гепатит Е, ротавирусы). Известно, что положительная полярность поверхностных белков вирусов служит молекулярным маркером их высокой контагиозности. В субъединице S1 сосредоточены все существенные изменения по содержанию других аминокислот. Выявленные особенности первичной структуры S1 позволяют спрогнозировать отсутствие перекрестного взаимодействия SARS-CoV-2 с антителами к SARS-CoV. В S2 субъединице SARS-CoV-2 количественное соотношение основных и кислых аминокислот близко к S2 субъединицы SARS-CoV, то есть в ней не только сохранилась отрицательная поляр-
ность, а даже усилилась, так как уменьшилась доля аргинина. С учетом меньших изменений в содержании других аминокислот структуру S2 субъединицы следует оценить как более консервативную, чем S1 субъединицы [20].
Не идентичность структуры S-белка SARS-CoV-2, по сравнению с SARS-CoV, проявляется множеством протяженных вставок в S1 субъединице, что порождает сомнения в естественном происхождении вируса. На природное происхождение вируса (вероятно, рекомбинантное), указывают произошедшие изменения в S-белке SARS-CoV-2, в течении длительного времени (несколько десятков лет) от изучения S-белка у SARS-CoV. Выявленная особенность генетического кода S-белка SARS-CoV-2 (как наиболее длинного среди поверхностных белков вирусов), проявляющееся исключением триплетов CGA и CCA, кодирующих, соответственно, аргинин и пролин, отсутствует у SARS-CoV. Для
уточнения, какие запреты приходятся на каждую субъединицу S-белка SARS-CoV-2, выполненный анализ генетического кода обеих субъединиц показал, что у субъединицы S1 в генетическом коде исключены триплеты CCG (пролин), CGC и CGA (аргинин), а у субъединицы S2 - GGG (глицин), TCG (серин), CGG и CGA (аргинин). Выявленные исключения триплетов из генетического кода распространяются на весь S-белок, избирательно на его субъединицы и обеспечивают структурно-функциональную консервативность S-белка. В S-белке SARS-CoV-2 субъединица S1 подверглась более сильным изменениям, в отличии от субъединицы S2, которая более консервативна, что обусловило реализацию функции формирования эндосомы с включенным в нее вируса. Для структурных белков Е, М, N SARS-CoV-2 характерна консервативность и установлена роль в упаковке геномной РНК. Функция связана с конформацией первичных и
Рисунок 3. Принципиальная схема цикла репликации коронавирусов [10, 25 - 27]
Условные обозначения.
1. SARS-CoV-2 проникает в клетки-мишени через эндосомальный путь. Белок S сначала связывается с клеточным рецептором ангиотензин-превращающий фермент 2 (ACE2). В комплекс ACE2-вирус затем транслоцируется в эндосомы, где белок S расщепляется протеазами эндосомных кислот (катеп-
син L) до активирования ядерной активности. 2. Вирусный геном высвобождается и транслируется в вирусную репликазу. полипротеины pp1a и ^^ которые затем расщепляются на небольшие продукты вирусными протеиназами. 3. Субгеномные матрицы негативных цепей синтезируются из прерывистой транскрипции на геном плюс-цепь и служат шаблонами для синтеза мРНК. Полнометражный отрицательный шаблон цепи
выполнен в качестве шаблона для геномной РНК. 4. Происходит синтез структурных белков. 5. Вирусные нуклеокапсиды собрираются из геномной РНК и белка N в цитоплазме с последующим отпочкованием в просвет ERGIC (эндоплазматический ретикулум (ER) - аппарат Гольджи). 6. Вирионы затем высвобождается из клетки через экзоцитоз.
изменениями во вторичной и третичной структурах, так как для каждого из структурных белков характерно множество синонимических замен в мРНК. Вариации синонимических замен в кодонах изменяют упаковку белков в клетке и, соответственно, свойств вирионов, что проявляется в формообразовании вирионов, изменении характера упаковки генома и топографии иммунных эпитопов [21;22;23]. Проведенные биоинформационные исследования В и Т эпитопов SARS-CoV указывают на конкретные области, которые с высокой вероятностью распознаются иммунными реакциями человека, а также на консервативность их как у SARS-CoV, так и у SARS-CoV-2. Разрабатываемая стратегия вакцинации предназначена для получения иммунного ответа на эти консервативные эпитопные области, которые могут генерировать иммунитет, а не только перекрестно защищать от видов вирусов, входящие в род Betacoronavirus. Следует отметить относительную устойчивость этих областей в продолжающейся эволюции вирусов, для чего чрезвычайно важен мониторинг потенциальных последствий генетических событий (мутационных и/или рекомбинантных) в местах нуклеотидных последовательностей, формирующие конкретные области В и Т эпитопов, при передаче вируса в популяции людей [24].
Геном вируса не только кодирует структуры и функцию вирусных частиц HCoV, но и репликацию вируса.
Репликация коронавирусов
Жизненный цикл репликации у разных видов НСоУ подобный и его условно можно разделить на 6 этапов: прикрепление и вхождение вируса в соматическую клетку; трансляция вирусной репликазы, транскрипция и репликация генома вируса; трансляция структурных белков вируса; сборка вириона; высвобождение вириона (рис. 3) [10; 25; 26; 27].
1 этап - прикрепление и внедрение в клетку включает: проникновение HCoV, которое инициируется связыванием белка S с рецептором клеточной поверхности соматической клетки. Связывание с рецептором является основной детерминантой диапазона хозяина и тканевого тропизма для HCoV и происходит эндоцитозом. Белок S находится на поверхности вируса HCoV и состоит из двух частей, где субъединица S1 отвечает за первичный контакт с рецептором клетки-хозяина, а субъединица S2 в последующем способствует слиянию с клеточной мембраной и проникновению в клетку, а затем высвобождению нуклеокапсида в цитоплазму [25; 26; 27].
HCoV через рецепторы, являющиеся структурой S-белка, S1 субъединицы Я£М RBD, взаимодействуют с рецепторами соматической клет-
ки - ферментами клеточной поверхности, которые разные у видов HCoV: аминопептидаза N (от англ. aminopeptidase N - APN) протеолитиче-ский фермент, отщепляющий N-концевые остатки аминокислот от пептидов и белков, кластер дифференциации (CD) CD13 - для HCoV-229E [5; 28 - 31]; ангиотензинпревращающий фермент 2 (от англ. angiotensin converting enzyme 2 - ACE2) мембранный белок, экзопептидаза, катализирующая превращение ангиотензина I в ангиотензин 1-9 и ангиотензина II в ангиотензин 1-7 - для HCoV-NL63 [5; 31-33] - для SARS-CoV, SARS-CoV-2 [1; 5; 31; 33; 34]; дипептидилпепти-даза 4 (от англ. Dipeptidyl - peptidase 4 - DPP4) мембранный фермент, гидролизирующий пептидную связь с C-конца пролина, кластер дифференциации CD26 - для MERS-CoV [5; 35; 36]; 9-O-ацетилированная сиаловая кислота (от англ. 9-O acetylated sialic acid - 9-O-ASC) модификация сиаловой кислоты - O-замещённая производной нейраминовой кислоты - моносахарида с девятиатомной углеродной цепью, которая участвует в распознавании сиалогликанов) = для HCoV-OC43 и HCoV-HKU1 [5; 29; 31].
ACE2 является функциональным рецептором SARS-CoV, у которого фрагмент белка S из 193 аминокислот (остатки 318-510) связывает ACE2 более эффективно, чем полный домен S1 (остатки 12-672). Фрагменты белка S меньшего размера, экспрессирующие остатки 327-510 или 318-490, не связывали АСЕ2 заметно. Во время взаимодействия RBD представляет вогнутую поверхность для N-конца рецептора пептидазы, на которой аминокислоты 445-460 RBM закрепляют всю рецептор-связывающую петлю (аминокислоты 424-494 RBD) и создают полный контакт с рецептором ACE2. Среди 14 остатков RBM, которые находятся в прямом контакте с 18 остатками ACE2, шесть представляют собой тирозин, как гидроксильную группу, так и гидрофобное кольцо [10; 37]. Область RBD также содержит несколько остатков цистеина, которые связаны дисульфидными связями [12]. Адаптация S-белка у видов HCoV животного происхождения к ACE2 клеток тканей и органов человека облегчается с изменением остатков 479 на аспарагин и 487 на треонин. Это может определять развитие заболеваний у людей, тропизм SARS-CoV по диапазону хозяев, при этом любые остатки изменений в этих двух позициях усиливают передачу от животного к человеку или от человека к человеку [10; 38; 39]. Анализ RBM, который является частью RBD, вступающего в контакт с ACE2, показал, что большинство аминокислотных остатков, необходимых для связывания S-белка с ACE2 у SARS-CoV, сохранились в S-белке у SARS-CoV-2 [34], что указывает на
подобные функциональные возможности в развитии инфекционного процесса и у этого вида.
Специфическое взаимодействие между субъединицей S1 и специфическим рецептором вызывает сильное конформационное изменение в субъединице S2, что приводит к слиянию между оболочкой HCoV и клеточной мембраной клетки [10]. Запускает процесс слияния у SARS-CoV-2 пептид слияния. Однако вначале он должен разрезать S белок в одном из сайтов, но у вируса нет собственных протеинов, и он использует клеточные протеазы, которых существует несколько видов, но не все присутствуют во всех типах клеток. Расщепление белков S1/S2 у HCoV опосредуется одной или несколькими протеазами-хозяевами и отличается у различных видов. Белок S у SARS-CoV расщепляться на субъединицы S1 и S2 протеазами последовательно: эндосомальной цистеинпротеазой, рН - чувствительной эндосомальной протеазы катепсина L (CTSL) [15; 37; 40], фактором Xa (сериновая пептидаза расщепляется в сайте расщепления Gly-Arg) [41] и трипсиноподобная сериновая протеаза [42, 43]. Сайт расщепления CTSL сопоставляется с T678-M679 в белке S и расщепляет его в геноме SARS-CoV выше, а не рядом с пептидом слияния; действие трипсина происходят в R667-S668 [37], и это расщепление требуется для активации мембранного FP белка S после попадания в мишень клетки [13].
У SARS-CoV-2 одной из наиболее эффективных протеаз является фурин (название от гена FUR - от англ. FES upstream region). Фурин -фермент, сериновая протеаза клеток человека и расщепляет белок в месте спаренных основных аминокислот, расположен в аппарате Гольджи и является одним из самых эффективных ферментов, который находится не только на поверхности клеток, но и внутри. Наличие нового фури-нового сайта отличает SARS-CoV-2 от SARS-CoV, что делает первый вид коронавируса опаснее, чем второго [8]. Подобный сайт присутствует и у MERS-CoV [44; 45]. S-белок MERS-CoV содержит два сайта расщепления для фурина, который является повсеместно экспрессируемой протеа-зой, при этом один сайт S1/S2 расщепляется во время синтеза S-белкаMERS-CoV, а другой сайт S2 - во время проникновения вируса [5].
Белок S HCoV-229E, SARS-CoV и SARS-CoV-2 участвует в активации трансмембранных сери-новых протеаз типа II TMPRSS2 и TMPRSS11D, которые вовлечены в последующие стадии проникновения вируса [5]. Праймирование S белков HCoV протеазами клеток-хозяев необходимо для проникновения вируса в клетки и включает расщепление S белка в сайтах S1/S2. Сайт расщепления S1/S2 SARS-CoV-2 содержит несколько
остатков аргинина (многоосновных), что указывает на высокую способность к расщеплению. S-белки SARS-CoV могут использовать эндо-сомальные цистеиновые протеазы CatB/L для праймирования S белков в клетках TMPRSS2 [40]. Тем не менее, праймирование S белка TMPRSS2 необходимо для проникновения вируса в первичные клетки-мишени и для распространения вируса у инфицированного хозяина [46]. Распространение SARS-CoV-2 также зависит от активности TMPRSS2. Можно предположить, что фурин-опосредованное расщепление в сайте S1/S2 в инфицированных клетках может способствовать последующему TMPRSS2-зависимому проникновению в клетки-мишени, как и для MERS-CoV [44; 45]. TMPRSS2 в качестве фактора клетки-хозяина имеет решающее значение для распространения нескольких клинически значимых вирусов, включая вирусы гриппа А и НCoV [46]. Белок S у HCoV-229E взаимодействует с валосинсодержащим белком и способствует высвобождению из эндосом [10; 31; 38]. Процесс слияния происходит в кислой среде эндосом, а не на поверхности клетки-хозяина. Субъединица S2 содержит домены HR1 и НЯ2, которые играют важную роль и участвуют в слиянии SARS-CoV с клетками-мишенями. Связывание RBD S1 с рецептором АСЕ2 запускает конформационное изменение S2 от формы до слияния к форме после слияния, в результате чего в мишень вводится FP (аминокислоты 770788), клеточная мембрана и ассоциация доменов HR1 и HR2 с образованием шестиспиральной основной структуры [10]. Это приводит к тому, что вирусная оболочка и клеточная мембрана-мишень находятся в непосредственной близости для слияния. Белок S SARS-CoV имеет более длинный регион HR1, чем регион НЯ2. Объединенные шесть спиралей имеют форму стержня (структура с длиной ~70 А и диаметром ~28 А), где три спирали HR1 образуют параллель - три-мерную спиральную катушку, окруженную тремя спиралями НЯ2 [10; 36; 47]. Следовательно, области HR1 и НЯ2 в доменах S2 участвуют в процессах слияния и проникновения вирусов, и могут быть мишенями для разработки лечебных препаратов и вакцин.
Кроме АСЕ2, обнаружен еще один рецептор CD147, который тоже тесно связан с инвазией SARS-CoV-2, который связывается с вирусом, чтобы опосредовать инфекцию клеток-хозяев [6; 47]. Взаимодействие рецептора HCoV с рецепторами клеток хозяина CD147 было доказано при помощи поверхностного плазменного резонанса (SPR), который подтвердил взаимодействие CD147 и RBD S-белка с константой аффинности 1,85x10 -7 М; в анализе иммуно-
преципитации, когда антитело против S-белка и антитела против CD147 использовали для иммобилизации антител, соответственно; им-муноферментный анализ (ELISA конкурентного ингибирования) подтвердил взаимодействие CD147 и S-белка (RBD), указывая на новый потенциальный путь проникновения SARS-CoV-2 в клетки-хозяева; иммуно-электронная микроскопия, которая показала, что взаимодействие CD147-S-белок усиливает вирусную инвазию для клеток-хозяев. Совместное воздействие CD147 и S-белка облегчало инвазию SARS-CoV-2 для клеток-хозяев и одновременно указывает на новую мишень для разработки специфических противовирусных лекарственных средств при лечении COVID-19 [48].
Но факторы клетки-хозяина могут ограничивать присоединение и проникновение HCoV в клетку. Интерферон-индуцируемые трансмембранные белки (IFITM) проявляют антивирусные функции широкого спектра у РНК-вирусов [49]. IFITM ограничивает проникновение в клетку SARS-CoV MERS-CoV HCoV-229E, HCoV-NL63, SARS-CoV-2 [50]. Напротив HCoV-OC43 использует IFITM2 или IFITM3 в качестве фактора входа для облегчения проникновения в клетку [51]. Выявлено в IFITM несколько аминокислотных остатков, которые контролируют интенсивность внедрения HCoV [52]. Вирус не индуцирует образование интерферона в эпителиальных клетках дыхательных путей человека. Утрачивая способность к индукции синтеза интерферона, HCoV может тормозить специфическое вирусопосредо-ванное ингибирование цитоплазматических факторов путем элиминации вирусных макромолеку-лярных белков внутри мембранных структур, что позволяет HCoV реплицироваться в клетках хозяина до инициации иммунного ответа, что приводит к высоким концентрациям вируса в органах. Высокая чувствительность HCoV к интерферону указывает на то, что введение интерферона I и III типов до начала инфекции и/или на начальных этапах развития инфекционного процесса, может эффективно снижать уровень репликации вирусных частиц в эпителиальных клетках дыхательных путей. Это указывает на возможность эффективного использования интерферона для профилактики болезни и на ранней стадии заболевания лечения (1-3 день клинических проявлений) [26; 35; 37; 50].
Роль S-белка HCoV во взаимодействии с человеческой клеткой определяет роль в развитии патогенеза, возможно произошедшие некоторое время назад мутации, помогло шипам плотно связываться, вирус эволюционировал и смог перейти от рукокрылых на человека [7; 48; 53; 54; 55].
2 этап - трансляция вирусной репликазы.
Нуклеотидная последовательность в геноме вируса осуществляется комплектованием механизмов внутри зараженной клетки, которые считывает аминокислоты на РНК и затем переводит их в белки HcoV. Синтез вирусной РНК включает в себя две стадии: на первой (репликация генома) - РНК входного генома реплицируется путем транскрипции матрицы минус-цепи; на второй (субгеномная транскрипция РНК) - субгеномные мРНК транскрибируются и впоследствии используются для трансляции структурных и вспомогательных белков из нижестоящих ORF (от ORF 2 к ORF 9 для SARS-CoV), что и приводит к трансляции структурных белков, необходимых для образования вирионов и завершения продуктивного цикла репликации вируса [50].
После проникновения вируса в клетку-хозяина, и снятия с него оболочки, геном транскрибируется (от англ. transcribe - переписывать с помощью транскрипции, что является процессом синтеза РНК в качестве матрицы для переноса генетической информации во вновь образованные РНК). Затем наступает трансляция (от англ. translatio - переносить/перемещать, осуществляется рибосомой процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной - мРНК), где реализуется генетическая информация). Репликация и транскрипция генома HCoV происходит на цитоплазматических мембранах и включает скоординированные процессы как непрерывного, так и прерывного синтеза РНК, которые опосредуются репликацией вируса, огромного белкового комплекса, кодируемого геном репликазы размером 20 000 п.н. [54]. Репликативный комплекс состоит из 16 вирусных субъединиц и ряда клеточных белков. Помимо РНК-зависимой активности РНК-полимеразы, РНК-геликазы и РНК-протеазы, которые являются общими для РНК-вирусов, было установлено, что коронавирусная репли-каза использует ряд РНК - ферментов, которые не обнаруживаются (или редко выявляются) в других РНК-вирусах. К процессу подключается - специфическая эндорибонуклеаза, 3'-5'-эк-зорибонуклеаза, 2'- O- рибозо-метилтрансфера-за, ADP-рибозо-Г-фосфатаза и, дополнительно в подгруппе коронавирусов группы 2, циклическая фосфодиэстераза [53]. Белки собираются на клеточной мембране, и РНК включается в виде зрелых частиц путем отщепления от внутренних клеточных мембран [54; 55; 56].
Ген репликазы/транскриптазы, ORF 1a/1b транслируется с помощью рибосомного каркасного сдвига в полипептид 1a (440-500 кДа) и 1b (740-810 кДа) и образуются неструктурные белки. К числу NSPS, кодирующих ORF 1a/1b,
относятся NSP3 и NSP5 - вирусные протеазы, которые опосредуют расщепление полипептидов 1a и 1b; NSP8 - проявляет аденилаттранс-феразную активность и участвует в поли (А) хвостах; NSP12 - белок с активностью РНК-зависимой РНК-полимеразы для репликации и транскрипции вирусного генома [1;3]. Полипептиды (1a и 1b) обрабатываются, кодируемой вирусом, химотрипсин-подобной протеазой, основной протеазой (Mpro) и одной или двумя папаин-подобными протеазами, за активность которых отвечают гены NSP3 и NSP5, соответственно [57]. Гены NSP3, NSP4 и NSP6 также индуцируют перестройку клеточной мембраны с образованием двухмембранных везикул (от англ. Double - membrane vesicles - DMV) или сферулы [58;59], где собирается и закрепляется комплекс репликации-транскрипции (replication transcription complexes - RTC) HCoV [5;19]. Помимо вторичных структур РНК, запрограммированный рибосомный сдвиг рамки считывания может регулироваться вирусными факторами и/ или факторами клетки-хозяина [5].
Все структурные и вспомогательные белки транслируются в субгеномные вирусные мРНК (sgRNAs) HcoV. Четыре основных структурных белка содержат белки S, M, E, N, кодируемые ORF 10, ORF 11 на одной трети генома около 3'-конца. Помимо четырех основных структурных белков, различные HCoV кодируют специальные структурные и вспомогательные белки, такие как белок HE, ORF 3a/3b и ORF 4a/4b, которые отвечают за несколько важных функций в поддержание генома и репликации вируса [2].
3 этап - транскрипция и репликация генома. РНК, в качестве матрицы, с помощью РНК-репликазы HCoV синтезирует полноразмерный антиген минус-цепи, которая служит шаблоном для синтеза новой геномной РНК. Во время прерывистой транскрипции генома полимераза переключает матрицы в специфических сайтах, создавая тем самым набор минус-цепей sg-РНК (соответствуют 5'-концу антигенома), которые являются шаблонами для синтеза набора плюс-цепей sg-РНК (соответствуют 3'-концу генома). Репликация/транскрипция генома ограничивается RTC и в этом процессе участвуют различные факторы клетки-хозяина [5]. N-белок может быть РНК-шапероном и облегчать считывание матрицы, способствуя синтезу геномной РНК и более длинных sg-РНК [60; 61]. С N-белком SARS-CoV связывается «гетерогенный ядерный рибонуклеопротеин А1», который регулирует синтез вирусной РНК. РНК-связывающие белки клетки-хозяина («цинковый палец CCHC-типа и РНК-связывающий мотив 1», митохондриальная аконитаза, поли-А-связывающий белок), также
могут связываться с нетранслируемыми областями (UTR) генома коронавируса для изменения скорости репликации/транскрипции [5].
Транскриптом SARS-CoV-2, непосредственно примыкающим к каждому 5'-концу ORF, представляет собой короткие мотивы, известные как регулирующие транскрипцию последовательности (от англ. transcriptional regulatory sequences - TRS). TRS - это сигналы, опосредующие прерывную транскрипцию sgRNAs. Образующиеся последовательности могут также направлять продукцию 9 главных sgRNA SARS-CoV-2, каждая из которых содержат 5'-лидер и 3'-поли (А) хвост, и их относительное содержание является следующим: N> S> 7a> 3a> 8> M> E> 6> 7b РНК. При этом вирусные транскрипты доминируют и подавляют экспрессию гена-хозяина [3]. Кроме канонических («законное» соединение аминокислот - G+C или A+U), рекомбинаций при транскрипции sgRNAs, транскрипты обнаруживаются и при неканонической рекомбинации, при этом выявлено 3 основных типа: TRS-L-зависимая неканоническая рекомбинация (слияние с «телом» в неожиданных 3'-участках внутри ORF или нетранслируемых областей); TRS-L-независимая дальняя рекомбинация (слияние на дальние расстояния > 5000 нуклеоти-дов между последовательностями, в которых не участвует лидер); TRS-L-независимая локальная рекомбинация (образует меньше делеций, в основном в структурных и вспомогательных генах). Эпигенетические модификации играют важную роль в жизненных циклах РНК-вирусов, в том числе HCoV патогенных для человека. Так, модифицированные аденозины влияют на жизнеспособность специфических РНК-вирусов путем модуляции структур вирусной оболочки, вирусной репликации и врожденной иммунной реакции [3].
Изменения в геноме у HCoV не настолько частые, как у других РНК-вирусов (гриппа, ВИЧ), поэтому мутации в них происходят, но относительно некоторых РНК-вирусов через больший промежуток времени и они способны изменять некоторые свойства вирусов.
4 этап - трансляция структурных белков. Большинство sg-РНК вируса являются функционально моноцистронными, и поэтому кэп-зависимым путем транслируется только 5'-ORF [62]. Используя геномную РНК в качестве матрицы, РНК-репликаза синтезирует полноразмерный отрицательно смысловой антигеном HCoV, который является матрицей для синтеза новой геномной РНК. РНК-репликаза может переключать матрицу во время прерывистой транскрипции генома в специфических сайтах, называемых регулируемыми транскрипцией
последовательностями. Некоторые sg-РНК для трансляции дополнительных белков ORF могут использовать ослабленное сканирование и внутреннюю посадку рибосомы. Трансляция трансмембранных структурных белков S, HE, M и E, связанных с мембраной, происходит в эндоплаз-матическом ретикулуме, а N-белок транслируется свободными рибосомами в цитозоле [62]. Большинство структурных белков вируса подвергаются посттрансляционным модификациям, которые модулируют их функции: белки S и M модифицируются путем гликозилирования; N-связанное гликозилирование S-белка не способствует связыванию с рецептором и участвует в процессе прикрепления вириона, опосредованном лектином; О-связанное гликозилирование М-белка влияет на способность HCoV индуцировать репликацию интерферона I типа [5].
5 этап - самосборка вирусных частиц происходит в промежуточных структурах комплекса Гольджи и управляется белком М [62]. Гомотопическое взаимодействие белков М - основа морфогенеза вирионов, а взаимодействия белков M и S или M и N облегчают привлечение структурных компонентов в место сборки. Вирусный белок Е взаимодействует с М-белком и формирует изгибы мембраны, а затем способствует сборке частиц и окончательному отщеплению вириона [63]. Взаимодействие М-белка с ß-актином способствует сборке частиц и выходу из клетки. Большинство структурных белков HCoV подвергается посттрансляционным модификациям, определяющие их функции в жизненном цикле вируса [5].
6 этап - высвобождение вириона. Частицы HCoV транспортируются в везикулах и переправляются по секреторному пути для высвобождения путем экзоцитоза. Структурные белки вируса взаимодействуют с цитоскелетом клетки. Взаимодействие тубулинов (белки, из которого построены микротрубочки) с цитозольными доменами S-белка характерно для HCoV-229E, HCoV-NL63 [64]. Вирионы коронавируса переносятся на поверхность клетки в больших экзо-цитических везикулах, и вирионы высвобождаются из клетки в процессе, который не требует лизиса клеток. [5].
Кроме различий SARS-CoV-2 от SARS-CoV в геномах, выявлены различия и при репликации у Alphacoronavirus и Betacoronavirus, наиболее существенные из которых являются три геномные основные особенности при репликации у SARS-CoV-2. Первая заключается в том, что SARS-CoV-2, по-видимому, более оптимизирован для связывания с человеческим рецептором ACE2, в отличии от других HCoV этого семейства. Вторая особенность определяется тем, что S-белок
SARS-CoV-2 имеет функциональный сайт многоосновного (фуринового) расщепления на границе S1/S2 посредством вставки 12 нуклеотидов, что дополнительно приводит к приобретению трех О-связанных гликанов вокруг сайта, которая создает «муциноподобный домен» и экранирует эпитопы или ключевые остатки белка-шипа, что позволяет ускользать от иммунного ответа. Третья особенность связана с наличием рецептора CD147 на клетке хозяина, который дополнительно усиливает аффинность S-белка у SARS-CoV-2.
Эти различия в строении генома и репликации SARS-CoV-2 и SARS-CoV формируют отличия в патогенезе патологических процессов и, соответственно, в клинических проявлениях заболеваний; в формировании иммунного ответа; эпидемиологического процесса; и являются свидетельством возможной эволюции вируса, которые позволили перейти от рукокрылых на человека и передаваться в человеческой популяции от одного человека другому.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
До появления SARS-CoV в 2002-2003 гг. в мире были известны только HCoV-229E и HCoV-OC43, которые вызывали легкие клинические проявления со стороны верхних дыхательных путей при заражении людей. Два других вируса HCoV-NL63 и HCoV-HKU1 идентифицированы после появления SARS-CoV в 2004 и 2005 гг., соответственно. В последнее 10-летие было выявлено еще два коронавируса SARS-CoV MERS-CoV. Это позволяет высказать предположение, HCoV, выделяемые от людей, прошли длительный путь адаптации, насчитывающий, вероятно, много десятков лет пока превратились в группу вирусов, вызывающие заболевания людей. Вирус, вызвавший современную пандемию, SARS-CoV-2 во многом подобен по происхождению, геномам и циклам репликации в клетках хозяина и существенных различий не имеет. Однако для каждого вида вируса имеются некоторые различия, которые позволяют отметить патогенетические особенности, разнообразие клинических проявлений и тяжести заболевания, неодинаковые закономерности эпидемического процесса, которые отображаются в нозологиях, вызывающиеся разными видами. Особенности SARS-CoV-2 от других видов вирусов, сопряжены с незначительными изменениями в структуре генома и репликации вируса в клетке хозяина. Множественные изменения в первичной структуре субъединицы S1 (протяженные вставки и замены, приобретение положительной полярности), затрагивают рецептор-связывающей домен и допускают предположение об изменении спец-
ифичности. Это может проявляться в расширении диапазона рецепторов и приобретением способности клетки хозяина узнавать несколько рецепторов, что расширяет тропность, ускоряет трансмиссивность, облегчает взаимодействие, объясняет большую высокую контагиозность SARS-CoV-2. Изменения в структуре S-белка и его S1 субъединице, наличие дополнительного рецептора CD147 у клетки, появление нового фуринового сайта, сформировали новый мутант вируса - SARS-CoV-2, для которого появилась возможность перескочить с исходных носителей на людей и при этом потенциально изменить трансмиссивность вируса. Это проявилось множеством иммунных коллизий, отягощающих течение инфекционного процесса; расширилась клиническая симптоматика и проявилась разная степень тяжести патологического процесса; изменился эпидемиологической процесс, который приобрел глобальный характер и стал более интенсивным.
ЛИТЕРАТУРА
1. Mousavizadeh L., Ghasemi S. Genotype and phenotype of COVID-19: Their roles in pathogenesis Journal of Microbiology, Immunology and Infection. 2020; doi:10.1016/j. jmii.2020.03.022.
2. Corum J., Zimmer C. Bad News Wrapped in Protein: Inside the Coronavirus Genome. The New York Times. 2020:17.
3. Kim D., Lee J-Y., Yang J-S., Kim J.W, Kim V.N., Chang H. The architecture of SARS-CoV-2 transcriptome. Cell. 2020;181(4).14:914-921.e10. doi:10.1016/j.cell.2020.04.011.
4. Fung S. Y., Yuen K. S., Ye Z. W., Chan C. P., D. Y. A tug-of-war between severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 and host antiviral defence: lessons from other pathogenic viruses, Emerging Microbes & Infections. 2020;9(1):558-570. doi: 10.1080/22221751.2020.1736644.
5. Fung T. S., Liu D. X. Human Coronavirus: Host-Pathogen Infection. Annual Review of Microbiology. 2019;73:529-557. doi:10.1146 / annurev-micro-020518-115759.
6. Wrapp D., Wang N., Corbett K. S., Goldsmith J. A., Hsieh C-L., Abiona O., Graham B. S., McLellan S., Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation Science. 2020;367(6483): 1260-1263. doi: 10.1126/science. abb2507 (2020).
7. Fung S. Y., Yuen K. S., Ye Z. W., Chan C. P., D. Y. A tug-of-war between severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 and host antiviral defence: lessons from other pathogenic viruses, Emerging Microbes & Infections. 2020;9(1):558-570, doi:10 .1080/22221751.2020.1736644.
8. Graham R. L., Baric R. S. Minireview Recombination, Reservoirs, and the Modular Spike: Mechanisms of Coronavirus Cross-Species Transmission. Journal of Virology. 2010; 84(7):3134-3146. doi:10.1128/JVI.01394-09.
9. Li W., Moore M. J., Vasilieva N., Sui J., Wong S. K., Berne M. A., Somasundaran M., Sullivan J. L., Luzuriaga K., Greenough T. C. Choe H., Farzan M. Angiotensin-converting enzyme 2 is a functional receptor for the SARS coronavirus. Nature. 2003;426(6965):450-454. doi: 10.1038/ nature02145.
10. Du L., He Y., Zhou Y., Liu S., Zheng B-J., Jiang S. The spike protein of SARS-CoV - a target for vaccine and therapeutic. Nat Rev Microbiol. 2009;7(3):226-236. doi:10.1038/nrmicro2090.
11. Lan J., Ge J., Yu J., Shan S., Zhou H., Fan S., Zhang Q., Shi X., Wang Q., Zhang L., Wang X. Structure of the SARS-CoV-2 spike receptor-binding domain bound to the ACE2 receptor. Nature. 2020;581(7807):215-220. doi:10.1038/ s41586-020-2180-5.
12. Li F., Li W., Farzan M., Harrison S. C. Structure of SARS coronavirus spike receptor-binding domain complexed with receptor. Science. 2005;309(5742):1864-1868. doi: 10.1126/ science.1116480.
13. de Haan C. A., Te Lintelo E., Li Z., Raaben M., Wurdinger T., Bosch B. J., Rottier P. J. Cooperative involvement of the S1 and S2 subunits of the murine coronavirus spike protein in receptor binding and extended host range. J. Virol. 2006;80:10909-10918. doi:10.1128/JVI.00950-06.
14. Schickli J. H., Thackray L. B., Sawicki S. G., Holmes K. V. The N-terminal region of the murine coronavirus spike glycoprotein is associated with the extended host range of viruses from persistently infected murine cells. J. Virol. 2004;78(17):9073-9083. doi:10.1128/JVI.78.17.9073-9083.
15. De Haan A. M., Kuo L., Masters P. S., Vennema H., Rottier P. J. M. Coronavirus particle assembly primary structure requirements of the membrane protein. J. Virol. 1998;72(8): 68386850. doi:10.1128/JVI.72.8.6838-6850.
16. Fahmi M., Kubota Y., Ito M. Nonstructural proteins NS7b and NS8 are likely to be phylogenetically associated with evolution of 2019-nCoV. Infec. Genet. and Evol. 2020; 81:104272104277. doi:10.1016/j.meegid.2020.104272.
17. Viswanathan T., Arya, S., Chan S., Qi S., Dai N., Misra A., Park J-G., Oladunni F., Kovalskyy D., Hromas R. A., Martinez-Sobrido L., Gupta Y. K. Structural basis of RNA cap modification by SARS-CoV-2. Nat. Commun. 2020;11:3718-3725. doi:10.1038/s41467-020-17496-8.
18. Woo P. C. Y., Huang Y., Lau S. K. P., Yuen K.-Y. Coronavirus genomics and bioinformatics
analyses. Viruses. 2010; 2(8): 1804-1820. doi:10.3390/v2081803.
19. Van Boheemen S., de Graaf M., Lauber C., Bestebroer T. M., Raj V. S., Zaki A. M., Osterhaus A. D. M. E., Haagmans B. L., Gorbalenya A. E., Snijder E. J., Fouchier R. A. M. Genomic Characterization of a Newly Discovered Coronavirus Associated with Acute Respiratory Distress Syndrome in Humans. mBio. 2012;3(6):e00473-12. doi: 10.1128/mBio.00473-12.
20. Харченко Е. П. Коронавирус SARS-Cov-2: особенности структурных белков, кон-тагиозность и возможные иммунные коллизии. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2020;19(2):13-30. doi: 10.31631/2073-3046-202019-2-13-30.
21. Chan P. K., Chan M. C. Tracing the SARS-coronavirus. J. Thorac. Dis. 2013; 5(2):118-121. doi: 10.3978/j.issn.2072-1439.2013.06.19.
22. McRoy W. C., Baric R. S. Amino acid substitutions in the S2 subunit of mouse hepatitis virus variant V51 encode determinants of host range expansion. J. Virol. 2008;82:1414-1424. doi: 10.1128 / JVI.01674-07.
23. Cheng A., Zhang W., Xie Y., Jiang W., Arnold E., Sarafianos S. G., Ding J. Expression, purification, and characterization of SARS coronavirus RNA polymerase. Virology. 2005; 335:165-176. doi: 10.1016 / j.virol.2005.02.017.
24. Grifoni A., Sidney J., Yun Zhang, Scheuermann R. H., Peters B., Sette A. Sequnence Hemology and Bioinformic Approach Can Predict Candidate Targets for Immune Responses ureto SARS-CoV-2. Cell Host & Microbe. 2020;27:671-680. doi:10.1016/j/chom.2020/03.002.
25. Маджидов Т. И., Куракин Г. Ф. Компьютерные технологии против коронавиру-са: первые результаты. Природа. 2020; 3:3-15. doi:10.7868/S0032874X20030011.
26. Holmes K. V. SARS coronavirus: a new challenge for prevention and therapy. J. Clin. Invest. 2003;111:1605-1609. doi: 10.1172 / JCI18819.
27. Weiss S. R., Navas-Martin S. Coronavirus pathogenesis and the emerging pathogen severe acute respiratory syndrome coronavirus. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2005;69(4):635-664. doi:10.1128/ MMBR.69.4.635-664.
28. Tusell S. M., Schittone S. A., Holmes K. V. Mutational analysis of aminopeptidase N, a receptor for several group 1 coronaviruses, identifies key determinants of viral host range. J. Virol. 2007; 81:1261-1273. doi: 10.1128 / JVI.01510-06.
29. Gralinski L.E., Baric R.S. Molecular pathology of emerging coronavirus infections. J. Pathol. Jan. 2015; 235(2):185-195. doi: 10.1002/ path.4454.
30. Lu R., Zhao X., Li J., Niu P., Yang B., Wu H., Wang W., Song H., Huang B., Zhu N., Bi Y., Ma X., Zhan F., Wang L., Hu T., Zhou H., Hu Z., Zhou W., Zhao L., Chen J., Meng Y., Wang J., Lin Y., Yuan J., Xie Z., Ma J., Liu W.J., Wang D., Xu W., Holmes E. C. , Gao G. F. , Wu G., Chen W. Genomic characterisation and epidemiology of 2019 novel coronavirus: implications for virus origins and receptor binding. Lancet. 2020; 395(10224):565-574. doi: 10.1016/ S0140-6736(20)30251-8.
31. Супотницкий М. В. Новый коронави-рус SARS-CoV-2 в аспекте глобальной эпидемиологии коронавирусных инфекций. Вестник войск РХБ защиты. 2020;4(1):32-65. doi: 10.35825/2587-5728-2020-4-1-32-65.
32. Wong S. K., Li W., Moore M. J., Choe
H., Farzan M. A 193-amino acid fragment of the SARS coronavirus S protein efficiently binds angiotensin-converting enzyme 2. J. Biol. Chem. 2004;279:3197-3201.
33. Jun L., Ge J., Yu1 J., Shan S., Zhou H., Fan S., Zhang Q., Shi X., Wang Q., Zhang L., Wang X. Crystal structure of the 2019-nCoV spike receptor-bindingdomain bound with the ACE2 receptor. Nature. 2020;581(7807):215-220. doi:10.1038/ s41586-020-2180-5.
34. Hoffman M. Schroeder S., Kruger N., Herrler T., Erichsen S., Schiergens T. S., Herrler G., Wu N-H., Nitsche A., Müller M. A., Drosten C., Pöhlmann S. SARS-CoV-2 Cell Entry Depends on ACE-2 and TMPRSS2 and Is Blocked by a Climcally Proten Protease Inhibitor. Cell. 2020;181(2):271-280. doi: 0.1016. j. cell 2020/02.052.
35. Puzelli S., Azzi A., Santini M. G., Di Martino A., Facchini M., Castrucci M. R., Meola M., Arvia R., Corcioli F., Pierucci F., Baretti S., Bartoloni A., Bartolozzi D., de Martino M., Galli L., Pompa M. G., Rezza G., Balocchini E., Donatelli
I. Investigation of an imported case of Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV) infection in florence, Italy, May to June 2013. Euro surveillance. 2013;18(34):1-3. pii=20564. doi: 10.2807/1560-7917. ES2013. 18.34.20564.
36. Song Z., Xu Y., Bao L., Zhang L., Yu P., Qu Y., Zhu H., Zhao W., Han Y., Qin C. From SARS to MERS, Thrusting Coronaviruses into the Spotlight. Viruses. 2019;11(59):1-28. doi:10.3390/ v11010059.
37. Bosch B. J., Bartelink W., Rottier P. J.. Cathepsin L functionally cleaves the severe acute respiratory syndrome coronavirus class I fusion protein upstream of rather than adjacent to the fusion peptide. J. Virol. 2008;82:8887-8890. doi:10.1128/JVI.00415-08.
38. Qu X. X., Hao P., Song X. J., Jiang S. M., Liu Y. X., Wang P. G., Rao X., Song H. D., Wang S. Y., Zuo Y., Zheng A. H., Luo M., Wang H. L., Deng F., Wang H. Z., Hu Z. H., Ding M. X., Zhao G. P., Deng H.K. Identification of two critical amino acid residues of the severe acute respiratory syndrome coronavirus spike protein for its variation in zoonotic tropism transition via a double substitution strategy. J. Biol. Chem. 2005;280:29588-29595. doi:10.1074/jbc.M500662200.
39. Li W, Zhang C., Sui J., Kuhn J. H., Moore M. J., Luo S., Wong S-K., Huang I-C., Xu K., Vasilieva N., Murakami A., He Y., Marasco W. A., Guan Y., Choe H., Farzan M. Receptor and viral determinants of SARS coronavirus adaptation to human ACE2. EMBO J. 2005; 24(8):1634-1643. doi:10.1038/sj.emboj.7600640.
40. Simmons G., Gosalia D. N., Rennekamp A. J., Reeves J. D., Diamond S. L., Bates P. Inhibitors of cathepsin L prevent severe acute respiratory syndrome coronavirus entry. Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 2005;102(33):11876-11881. doi:10.1073/ pnas.0505577102.
41. Du L., Kao R. Y., Zhou Y., He Y., Zhao G., Wong C., Jiang S., Yuen K-Y., Jin D-Y., Zheng B-J. Cleavage of spike protein of SARS coronavirus by protease factor Xa is associated withviral infectivity. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2007;359:174-179. doi: 10.1016/j.bbrc.2007.05.092.
42. Sainz B. J., Rausch J. M., Gallaher W. R., Garry R. F., Wimley W. C. Identification and characterization of the putative fusion peptide of the severe acute respiratory syndrome-associated coronavirus spike protein. J. Virol. 2005;79:7195-7206. doi: 10.1128 / JVI.79.11.7195-7206.2005.
43. Xu Y., Lou Z., Liu Y., Pang H., Tien P., Gao G. F., Rao Z. Crystal structure of severe acute respiratory syndrome coronavirus spike protein fusion core. J. Biol. Chem. 2004; 279(47)::49414-49419. doi: 10.1074 / jbc.M408782200.
44. Kleine-Weber H., Elzayat M. T., Hoffmann M., Pöhlmann S. Functional analysis of potential cleavage sites in the MERS-coronavirus spike protein. Scientific Reports. 2018; 8(16597):1-11. doi: 10.1038/s41598-018-34859-w.
45. Chen Y., Rajashankar K. R., Yang Y., Agnihothram S. S., Liu C., Lin Y-L., Baric R. S., Li F. Crystal Structure of the Receptor-Binding Domain from Newly Emerged Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus. J. Virol. 2013;87(19):10777-10783. doi: 10.1128/ JVI.01756-13.
46. Iwata-Yoshikawa N., Okamura T., Shimizu Y., Hasegawa H., Takeda M., Nagata N. TMPRSS2 Contributes to Virus Spread and Immunopathology in the Airways of Murine Models after Coronavirus
Infection. J. Virol. 2019;93(6):1815-1818. doi: 10.1128/JVI.01815-18.
47. Liu S., Xiao G., Chen Y., He Y., Niu J., Escalante C. R., Xiong H., Farmar J., Debnath A. K., Tien P., Jiang S. Interaction between heptad repeat 1 and 2 regions in spike protein of SARS-associated coronavirus: implications for virus fusogenic mechanism and identification of fusion inhibitors. Lancet. 2004; 363(9413):938-947. doi: 10.1016/S0140-6736(04)15788-7.
48. Wang K., Chen W., Zhou Y.-S., Lian J.-Q., Zhang Z., Du P., Gong L., Zhang Y., Cui H.-Y., Geng J.-J., Wang B., Sun X.-X.,Wang C.-F., Yang X., Lin P., Deng Y.-Q., Wei D., Yang X.-M., Zhu Y.-M., Zhang K., Zheng Z.-H., Miao J.-L., Guo T., Shi Y.,
Zhang J., Fu L., Wang Q.-Y., Bian H., Zhu P., Chen Z.-N. SARS-CoV-2 invades host cells via a novel route: CD147-spike protein. bioRxiv. 2020;1-10. doi: 10.1101/2020.03.14.988345.
49. Bailey C. C., Zhong G., Huang I-C., Farzan M. IFITM-family proteins: the cell's first line of antiviral defense. Annu. Rev. Virol. 2014; 1:261-283. doi:10.1146/annurev-virology-031413-085537.
50. Huang I-C., Bailey C. C., Weyer J. L., Radoshitzky S. R., Becker M. M., Chiang J. J., Brass A. L., Ahmed A. A., Chi X., Dong L., Longobardi L. E., Boltz D., Kuhn J. H., Elledge S. J., Bavari S., Denison M. R., Choe H., Farzan M. Distinct patterns of IFITM-mediated restriction of filoviruses, SARS coronavirus, and influenza A virus. PLOS Pathog. 2011;7(1): e1001258. doi:10.1371/journal.ppat.1001258.
51. Zhao X., Guo F., Liu F., Cuconati A., Chang J., Block T. M., Guo J-T. Interferon induction of IFITM proteins promotes infection by human coronavirus OC43. Proc Natl Acad Sci U S A (PNAS). 2014;111(18):6756-6761. doi:10.1073/ pnas.1320856111.
52. Zhao X., Sehgal M., Hou Z., Cheng J., Shu S., Wu S., Guo F.. , Marchand S. J. L., Lin H., Chang J., Guo J-T. Identification of residues controlling restriction versus enhancing activities of IFITM proteins on entry of human coronaviruses. J. Virol. 2018;92(6):1-17 e01535-17. doi:10.1128/ JVI.01535-17.
53. Ziebuhr J. The coronavirus replisese. Curr Top. Microbiol. Immunol. 2005;287:57-94. doi: 10.1007/3-540-26765-4_3.
54. Стовба Л. Ф., Лебедев В. Н., Петров А. А., Ручко В. М., Кулиш В. С., Борисевич С. В. Новый коронавирус, вызывающий заболевание человека. Проблемы особо опасных инфекций. 2015;2: 68-74. doi:10.21055/0370-1069.
55. Thackray L. B., Holmes K. V. Amino acid substitutions and aninsertion in the spike glycoprotein extend the host range of the murine
coronavirus MHV-A59. Virology. 2004; 324:510524. doi:10.1128 / JVI.79.22.14451-14456.
56. Thackray L. B., Turner B. C., Holmes K. V. Substitutions ofconserved amino acids in the receptor-binding domain of the spike glycoprotein affect utilization of murine CEACAM 1a by the murine coronavirus MHV-A59. Virology. 2005;334:98-110. doi: 10.1016 / j.virol.
57. Ziebuhr J., Snijder E. J., Gorbalenya A. E. Virus-encoded proteinases and proteolytic processing in the Nidovirales. J. Gen. Virol. 2000;81(4):853-879. doi: 10.1099/0022-1317-814-853.
58. Angelini M. M., Akhlaghpour M., Neuman B. W., Buchmeier M. J. Severe acute respiratory syndrome coronavirus nonstructural proteins 3, 4, and 6 induce double-membrane vesicles. mBio. 2013;4(4):1-10 e00524-13. doi: 10.1128/ mBio.00524-13.
59. Maier H. J., Hawes P. C., Cottam E. M., Mantell J., Verkade P., Monaghan P., Wileman T., Britton P. Infectious bronchitis virus generates spherules from zippered endoplasmic reticulum membranes. Mbio. 2013;4(5):801-813. doi: 10.1128/mBio.00801-13.
60. Zúñiga S., Cruz J. L. G., Sola I., Mateos-Gómez P. A., Palacio L., Enjuanes L. Coronavirus nucleocapsid protein facilitates template switching and is required for efficient transcription. J. Virol. 2010;84(4):2169-2175. doi: 10.1128/JVI.02011-09.
61. Zúñiga S., Sola I., Moreno J. L., Sabella P., Plana-Durán J., Enjuanes L.Coronavirus nucleocapsid protein is an RNA chaperone. Virology. 20 Jan. 2007;357(2):215-227. doi: 10.1016/j.virol.2006.07.046.
62. Masters P. S. The molecular biology of coronaviruses. Adv. Virus Res. 2006;66:193-292. doi: 10.1016/S0065-3527(06)66005-3/
63. Lim K. P., Liu D. X. The missing link in coronavirus assembly retention of the avian coronavirus infectious bronchitis virus envelope protein in the pre-Golgi compartments and physical interaction between the envelope and membrane proteins. J. Biol. Chem. 2001;276(20):17515-17523. doi: 10.1074/jbc.M009731200.
64. Rüdiger A-T., Mayrhofer P., MaLauer Y., Pohlentz G., Müthing J., von Brunn A., Schwegmann-WeBels C. Tubulins interact with porcine and human S proteins of the genus Alphacoronavirus and support successful assembly and release of infectious viral particles. Virology. 2016; 497:185-197. doi: 10.1016/j. virol.2016.07.022.
REFERENCES
1. Mousavizadeh L., Ghasemi S., Genotype and phenotype of COVID-19: Their
roles in pathogenesis Journal of Microbiology, Immunology and Infection. 2020; doi:10.1016/j. jmii.2020.03.022.
2. Corum J., Zimmer C. Bad News Wrapped in Protein: Inside the Coronavirus Genome. The New York Times; 2020;17.
3. Kim D., Lee J-Y., Yang J-S., Kim J. W, Kim V. N., Chang H. The architecture of SARS-CoV-2 transcriptome. Cell. 2020;181(4).14:914-921.e10. doi:10.1016/j.cell.2020.04.011.
4. Fung S. Y., Yuen K. S., Ye Z. W., Chan C. P., D. Y. A tug-of-war between severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 and host antiviral defence: lessons from other pathogenic viruses, Emerging Microbes & Infections. 2020;9(1):558-570. doi: 10.1080/22221751.2020.1736644.
5. Fung T. S., Liu D. X. Human Coronavirus: Host-Pathogen Infection. Annual Review of Microbiology. 2019;73:529-557. doi:10.1146 / annurev-micro-020518-115759.
6. Wrapp, D., Wang N., Corbett K. S., Goldsmith J. A., Hsieh C-L., Abiona O., Graham B. S., McLellan S., Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation Science. 2020;367(6483): 1260-1263. doi: 10.1126/science. abb2507 (2020).
7. Fung S. Y., Yuen K. S., Ye Z. W., Chan C. P., D. Y. A tug-of-war between severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 and host antiviral defence: lessons from other pathogenic viruses, Emerging Microbes & Infections. 2020;9(1):558-570, doi:10 .1080/22221751.2020.1736644.
8. Graham R. L., Baric R. S. Minireview Recombination, Reservoirs, and the Modular Spike: Mechanisms of Coronavirus Cross-Species Transmission. Journal of Virology. 2010; 84(7):3134-3146. doi:10.1128/JVI.01394-09.
9. Li W., Moore M. J., Vasilieva N., Sui J., Wong S. K., Berne M. A., Somasundaran M., Sullivan J. L., Luzuriaga K., Greenough T. C. Choe H., Farzan M. Angiotensin-converting enzyme 2 is a functional receptor for the SARS coronavirus. Nature. 2003;426(6965):450-454. doi: 10.1038/ nature02145.
10. Du L., He Y., Zhou Y., Liu S., Zheng B-J., Jiang S. The spike protein of SARS-CoV - a target for vaccine and therapeutic. Nat Rev Microbiol. 2009;7(3):226-236. doi:10.1038/nrmicro2090.
11. Lan J., Ge J., Yu J., Shan S., Zhou H., Fan S., Zhang Q., Shi X., Wang Q., Zhang L., Wang X. Structure of the SARS-CoV-2 spike receptor-binding domain bound to the ACE2 receptor. Nature. 2020;581(7807):215-220. doi:10.1038/ s41586-020-2180-5.
12. Li F., Li W., Farzan M., Harrison S.C. Structure of SARS coronavirus spike receptor-binding domain complexed with receptor. Science.
2005;309(5742):1864-1868. doi: 10.1126/ science.1116480.
13. de Haan, C. A., Te Lintelo E., Li Z., Raaben M., Wurdinger T., Bosch B. J., Rottier P.J. Cooperative involvement of the S1 and S2 subunits of the murine coronavirus spike protein in receptor binding and extended host range. J. Virol. 2006;80:10909-10918. doi:10.1128/JVI.00950-06.
14. Schickli J. H., Thackray L. B., Sawicki S. G., Holmes K.V. The N-terminal region of the murine coronavirus spike glycoprotein is associated with the extended host range of viruses from persistently infected murine cells. J. Virol. Sep. 2004;78(17):9073-9083. doi:10.1128/ JVI.78.17.9073-9083.
15. De Haan A. M. Kuo L., Masters P. S., Vennema H., Rottier P. J. M. Coronavirus particle assembly primary structure requirements of the membrane protein. J. Virol. 1998;72(8): 68386850. doi:10.1128/JVI.72.8.6838-6850.
16. Fahmi M., Kubota Y., Ito M. Nonstructural proteins NS7b and NS8 are likely to be phylogenetically associated with evolution of 2019-nCoV. Infec. Genet. and Evol. 2020; 81:104272104277. doi:10.1016/j.meegid.2020.104272.
17. Viswanathan, T., Arya, S., Chan, S. Qi S., Dai N., Misra A., Park J-G., Oladunni F., Kovalskyy
D., Hromas R. A., Martinez-Sobrido L., Gupta Y.K. Structural basis of RNA cap modification by SARS-CoV-2. Nat. Commun. 2020;11:3718-3725. doi:10.1038/s41467-020-17496-8.
18. Woo P. C. Y., Huang Y., Lau S. K. P., Yuen K-Y. Coronavirus genomics and bioinformatics analyses. Viruses. 2010;2(8):1804-1820. doi:10.3390/v2081803.
19. Van Boheemen S., de Graaf M., Lauber C., Bestebroer T. M., Raj V. S., Zaki A. M., Osterhaus A. D. M. E., Haagmans B. L., Gorbalenya A.
E., Snijder E. J., Fouchier R. A. M. Genomic Characterization of a Newly Discovered Coronavirus Associated with Acute Respiratory Distress Syndrome in Humans. mBio. 2012;3(6):e00473-12. doi: 10.1128/mBio.00473-12.
20. Kharchenko E. P. Coronavirus SARS-Cov-2: features of structural proteins, contagiousness and possible immune collisions. Epidemiology and Vaccine Prophylaxis. 2020;19(2):13-30. doi: 10.31631 / 2073-3046-2020-19-2-13-30.
21. Chan P. K., Chan M. C. Tracing the SARS-coronavirus. J. Thorac. Dis. 2013;5(2): 118-121. doi: 10.3978/j.issn.2072-1439.2013.06.19.
22. McRoy W. C., Baric R. S. Amino acid substitutions in the S2
subunit of mouse hepatitis virus variant V51 encode determinants of hostrange expansion. J. Virol. 2008; 82:1414-1424. doi: 10.1128 / JVI.01674-07.
23. Cheng A., Zhang W., Xie Y., Jiang W., Arnold E., Sarafianos S. G., Ding J. Expression, purification, and characterization of SARS coronavirus RNA polymerase. Virology. 2005;335:165-176. doi: 10.1016 / j.virol.2005.02.017.
24. Grifoni A., Sidney J., Yun Zhang, Scheuermann R. H., Peters B., Sette A. Sequnence Hemology and Bioinformic Approach Can Predict Candidate Targets for Immune Responses ureto SARS-CoV-2. Cell Host & Microbe. 2020;27:671-680. doi:10.1016/j/chom.2020/03.002.
25. Madzhidov T. I., Kurakin G. F. Computer technologies against coronavirus: first results. Nature. 2020;3:3-15. doi: 10.7868 / S0032874X20030011.
26. Holmes K. V. SARS coronavirus: a new challenge for prevention and therapy. J. Clin. Invest. 2003;111:1605-1609. doi: 10.1172 / JCI18819.
27. Weiss S. R., Navas-Martin S. Coronavirus pathogenesis and the emerging pathogen severe acute respiratory syndrome coronavirus. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2005;69(4):635-664. doi:10.1128/ MMBR.69.4.635-664.
28. Tusell S. M., Schittone S. A., Holmes K. V. Mutational analysis of aminopeptidase N, a receptor for several group 1 coronaviruses, identifies key determinants of viral host range. J. Virol. 2007;81:1261-1273. doi: 10.1128 / JVI.01510-06.
29. Gralinski L. E., Baric R. S. Molecular pathology of emerging coronavirus infections // J. Pathol. 2015;235(2):185-195. doi: 10.1002/ path.4454.
30. Lu R., Zhao X., Li J., Niu P., Yang B., Wu H., Wang W., Song H., Huang B., Zhu N., Bi Y., Ma X., Zhan F., Wang L., Hu T., Zhou H., Hu Z., Zhou W., Zhao L., Chen J., Meng Y., Wang J., Lin Y., Yuan J., Xie Z., Ma J., Liu W.J., Wang D., Xu W., Holmes E.C. , Gao G. F. , Wu G., Chen W., Sh W. i, Tan W. Genomic characterisation and epidemiology of 2019 novel coronavirus: implications for virus origins and receptor binding. Lancet. 2020;395(10224):565-574. doi: 10.1016/ S0140-6736(20)30251-8.
31. Supotnitsky M. V. Novel coronavirus SARS-CoV-2 in the aspect of the global epidemiology of coronavirus infections. Bulletin of the RCB protection troops. 2020; 4 (1): 32-65. doi: 10.35825 / 2587-5728-2020-4-1-32-65.
32. Wong S. K., Li W., Moore M. J., Choe H., Farzan M. A 193-amino acid fragment of the SARS coronavirus S protein efficiently binds angiotensin-converting enzyme 2. J. Biol. Chem. 2004;279:3197-3201.
33. Jun L., Ge J., Yu1 J., Shan S., Zhou H., Fan S., Zhang Q., Shi X., Wang Q., Zhang L., Wang X. Crystal structure of the 2019-nCoV spike receptor-bindingdomain bound with the ACE2 receptor.
Nature. 2020; 581(7807):215-220. doi: 10.1038/ s41586-020-2180-5.
34. Hoffman M., Schroeder S., Kruger N., Herrler T., Erichsen S., Schiergens T. S., Herrler G., Wu N-H., Nitsche A., Müller M. A., Drosten C., Pöhlmann S. SARS-CoV-2 Cell Entry Depends on ACE-2 and TMPRSS2 and Is Blocked by a Climcally Proten Protease Inhibitor. Cell. 2020; 181(2): 271-280. doi: 10.1016. j. cell 2020/02.052.
35. Puzelli S., Azzi A., Santini M. G., Di Martino A., Facchini M., Castrucci M. R., Meola M., Arvia R., Corcioli F., Pierucci F., Baretti S., Bartoloni A., Bartolozzi D., de Martino M., Galli L., Pompa M. G., Rezza G., Balocchini E., Donatelli I. Investigation of an imported case of Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV) infection in florence, Italy, May to June 2013. Euro surveillance. 2013;18(34):1-3. pii=20564. doi: 10.2807/1560-7917. ES2013. 18.34.20564.
36. Song Z., Xu Y., Bao L., Zhang L., Yu P., Qu Y., Zhu H., Zhao W., Han Y., Qin C. From SARS to MERS, Thrusting Coronaviruses into the Spotlight. Viruses. 2019;11(59):1-28. doi:10.3390/ v11010059.
37. Bosch B. J., Bartelink W., Rottier P. J. Cathepsin L functionally cleaves the severe acute respiratory syndrome coronavirus class I fusion protein upstream of rather than adjacent to the fusion peptide. J. Virol. 2008;82:8887-8890. doi: 10.1128/JVI.00415-08.
38. Qu X. X., Hao P., Song X. J., Jiang S. M., Liu Y. X., Wang P. G., Rao X., Song H. D., Wang S. Y., Zuo Y., Zheng A. H., Luo M., Wang H. L., Deng F., Wang H. Z., Hu Z. H., Ding M. X., Zhao G. P., Deng H. K. Identification of two critical amino acid residues of the severe acute respiratory syndrome coronavirus spike protein for its variation in zoonotic tropism transition via a double substitution strategy. J. Biol. Chem. 2005;280:29588-29595. doi:10.1074/jbc.M500662200.
39. Li W., Zhang C., Sui J., Kuhn J. H., Moore M. J., Luo S., Wong S-K., Huang I-C., Xu K., Vasilieva N., Murakami A., He Y., Marasco W. A., Guan Y., Choe H., Farzan M. Receptor and viral determinants of SARS coronavirus adaptation to human ACE2. EMBO J. 2005;24(8):1634-1643. doi: 10.1038/sj.emboj.7600640.
40. Simmons G., Gosalia D. N., Rennekamp A. J., Reeves J. D., Diamond S. L., Bates P. Inhibitors of cathepsin L prevent severe acute respiratory syndrome coronavirus entry. Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 2005;102(33):11876-11881. doi:10.1073/ pnas.0505577102.
41. Du L., Kao R.Y., Zhou Y., He Y., Zhao G., Wong C., Jiang S., Yuen K-Y., Jin D-Y., Zheng B-J. Cleavage of spike protein of SARS coronavirus by protease factor Xa is associated withviral infectivity.
Biochem. Biophys. Res. Commun. 2007;359:174-179. doi: 10.1016/j.bbrc.2007.05.092.
42. Sainz B. J., Rausch J. M., Gallaher W. R., Garry R. F., Wimley W. C. Identification and characterization of the putative fusion peptide of the severe acute respiratory syndrome-associated coronavirus spike protein. J. Virol. 2005;79:7195-7206. doi: 10.1128 / JVI.79.11.7195-7206.2005.
43. Xu Y., Lou Z., Liu Y., Pang H., Tien P., Gao G. F., Rao Z. Crystal structure of severe acute respiratory syndrome coronavirus spike protein fusion core. J. Biol. Chem. 2004;279(47)::49414-49419. doi: 10.1074 / jbc.M408782200.
44. Kleine-Weber H., Elzayat M. T., Hoffmann M., Pohlmann S. Functional analysis of potential cleavage sites in the MERS-coronavirus spike protein. Scientific Reports. 2018; 8(16597):1-11. doi: 10.1038/s41598-018-34859-w.
45. Chen Y., Rajashankar K.R., Yang Y., Agnihothram S.S., Liu C., Lin Y-L., Baric R. S., Li F. Crystal Structure of the Receptor-Binding Domain from Newly Emerged Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus. J. Virol. Oct. 2013; 87(19): 10777-10783. doi: 10.1128/ JVI.01756-13.
46. Iwata-Yoshikawa N., Okamura T., Shimizu Y., Hasegawa H., Takeda M., Nagata N. TMPRSS2 Contributes to Virus Spread and Immunopathology in the Airways of Murine Models after Coronavirus Infection. J. Virol. 2019;93(6):1815-1818. doi: 10.1128/JVI.01815-18.
47. Liu S., Xiao G., Chen Y., He Y., Niu J., Escalante C. R., Xiong H., Farmar J., Debnath A. K., Tien P., Jiang S. Interaction between heptad repeat 1 and 2 regions in spike protein of SARS-associated coronavirus: implications for virus fusogenic mechanism and identification of fusion inhibitors. Lancet. 2004;363(9413):938-947. doi: 10.1016/S0140-6736(04)15788-7.
48. Wang K., Chen W., Zhou Y.-S., Lian J.-Q., Zhang Z., Du P., Gong L., Zhang Y., Cui H.-Y., Geng J.-J., Wang B., Sun X.-X.,Wang C.-F., Yang X., Lin P., Deng Y.-Q., Wei D., Yang X.-M., Zhu Y.-M., Zhang K., Zheng Z.-H., Miao J.-L., Guo T., Shi Y.,Zhang J., Fu L., Wang Q.-Y., Bian H., Zhu P., Chen Z.-N. SARS-CoV-2 invades host cells via a novel route: CD147-spike protein. bioRxiv. 2020;1-10.doi: 10.1101/2020.03.14.988345.
49. Bailey C. C., Zhong G., Huang I-C., Farzan M. IFITM-family proteins: the cell's first line of antiviral defense. Annu. Rev. Virol. 2014;1:261-283. doi: 10.1146/annurev-virology-031413-085537.
50. Huang I-C., Bailey C. C., Weyer J. L., Radoshitzky S. R., Becker M. M., Chiang J. J., Brass A. L., Ahmed A. A., Chi X., Dong L., Longobardi L. E., Boltz D., Kuhn J. H., Elledge
S. J., Bavari S., Denison M. R., Choe H., Farzan M. Distinct patterns of IFITM-mediated restriction of filoviruses, SARS coronavirus, and influenza A virus. PLOS Pathog. 2011;7(1): e1001258. doi: 10.1371/journal.ppat.1001258.
51. Zhao X., Guo F., Liu F., Cuconati A., Chang J., Block T. M., Guo J-T. Interferon induction of IFITM proteins promotes infection by human coronavirus OC43. Proc Natl Acad Sci U S A (PNAS). 2014;111(18):6756-6761. doi: 10.1073/ pnas.1320856111.
52. Zhao X., Sehgal M., Hou Z., Cheng J., Shu S., Wu S., Guo F.. , Marchand S. J. L., Lin H., Chang J., Guo J-T. Identification of residues controlling restriction versus enhancing activities of IFITM proteins on entry of human coronaviruses. J. Virol. 2018;92(6):1-17 e01535-17. doi: 10.1128/ JVI.01535-17.
53. Ziebuhr J. The coronavirus replisese. Curr Top. Microbiol. Immunol. 2005;287:57-94. doi: 10.1007/3-540-26765-4_3.
54. Stovba L. F., Lebedev V. N., Petrov A. A., Ruchko V. M., Kulish V. S., Borisevich S. V. A new coronavirus that causes human disease. Problems of especially dangerous infections, 2015;2:68-74. doi: 10.21055 / 0370-1069.
55. Thackray L. B., Holmes K. V. Amino acid substitutions and aninsertion in the spike glycoprotein extend the host range of the murine coronavirus MHV-A59. Virology. 2004; 324:510524. doi: 10.1128 / JVI.79.22.14451-14456.
56. Thackray L.B., Turner B.C., Holmes K.V. Substitutions ofconserved amino acids in the receptor-binding domain of the spike glycoprotein affect utilization of murine CEACAM 1a by the murine coronavirus MHV-A59. Virology. 2005; 334:98-110. doi: 10.1016 / j.virol.
57. Ziebuhr J., Snijder E. J., Gorbalenya A. E. Virus-encoded proteinases and proteolytic processing in the Nidovirales. J. Gen. Virol. 2000;81(4):853-879. doi: 10.1099/0022-1317-814-853.
58. Angelini M. M., Akhlaghpour M., Neuman B. W., Buchmeier M. J. Severe acute respiratory syndrome coronavirus nonstructural proteins 3, 4, and 6 induce double-membrane vesicles. mBio. 2013;4(4):1-10 e00524-13. doi: 10.1128/ mBio.00524-13.
59. Maier H. J., Hawes P. C., Cottam E. M., Mantell J., Verkade P., Monaghan P., Wileman T., Britton P. Infectious bronchitis virus generates spherules from zippered endoplasmic reticulum membranes. mBio. 2013;4(5):801-813. doi: 10.1128/mBio.00801-13.
60. Zuniga S., Cruz J. L. G., Sola I., MateosGomez P. A, Palacio L., Enjuanes L. Coronavirus nucleocapsid protein facilitates template switching and is required for efficient transcription. J. Virol. 2010;84(4):2169-2175. doi: 10.1128/JVI.02011-09.
61. Zuniga S., Sola I., Moreno J. L., Sabella P., Plana-Duran J., Enjuanes L. Coronavirus nucleocapsid protein is an RNA chaperone. Virology. 2007;357(2):215-227. doi: 10.1016/j. virol.2006.07.046.
62. Masters P. S. The molecular biology of coronaviruses. Adv. Virus Res. 2006; 66:193-292. doi: 10.1016/S0065-3527(06)66005-3.
63. Lim K. P., Liu D. X. The missing link in coronavirus assembly retention of the avian coronavirus infectious bronchitis virus envelope protein in the pre-Golgi compartments and physical interaction between the envelope and membrane proteins. J. Biol. Chem. 2001.276(20):17515-17523. doi: 10.1074/jbc.M009731200.
64. Rüdiger A-T., Mayrhofer P., MaLauer Y., Pohlentz G., Müthing J., von Brunn A., Schwegmann-Weßels C. Tubulins interact with porcine and human S proteins of the genus Alphacoronavirus and support successful assembly and release of infectious viral particles. Virology. 2016;497:185-197. doi:10.1016/j. virol.2016.07.022.
