Позитивно-смысловые РНК-вирусы и коронавирусы

Позитивно-смысловые одноцепочечные РНК-вирусы несут геном, который может действовать непосредственно как матричная РНК, поэтому поступающий геном немедленно транслируется рибосомами хозяина для запуска инфекции. Эта большая и медицински важная группа включает пикорнавирусы (вирус полиомиелита, риновирус, гепатит А), флавивирусы (лихорадка денге, Зика, желтая лихорадка, гепатит С), тогавирусы и коронавирусы, ответственные за SARS, MERS и COVID-19.

Definition

Позитивно-смысловые РНК-вирусы — это РНК-вирусы, чей одноцепочечный геном имеет ту же полярность, что и матричная РНК, и может быть транслирован непосредственно рибосомами хозяина при проникновении; у человека к ним относятся, среди прочих, семейства Picornaviridae, Flaviviridae, Togaviridae и Coronaviridae.

Scope

Данная статья представляет семейства позитивно-смысловых РНК-вирусов, их отличительную стратегию репликации и вызываемые ими заболевания человека, уделяя особое внимание коронавирусам как возбудителям недавних эпидемий и пандемии. Это справочный обзор вирусной биологии и эпидемиологии, который не содержит рекомендаций по клиническому ведению или лечению.

Core questions

• Почему геном позитивно-смыслового РНК-вируса может служить непосредственно в качестве матричной РНК?
• Какие особенности коронавирусов лежат в основе их способности к межвидовой передаче и возникновению?
• Как высокая частота мутаций РНК-вирусов влияет на заболевание и контроль?

Key concepts

• Позитивно-смысловой одноцепочечный РНК-геном
• Прямая трансляция генома
• РНК-зависимая РНК-полимераза
• Высокие темпы мутаций и рекомбинации
• Picornaviridae (полиовирус, риновирус, гепатит А)
• Flaviviridae (лихорадка денге, Зика, гепатит С)
• Coronaviridae (SARS-CoV, MERS-CoV, SARS-CoV-2)
• Зоонозное возникновение

Key theories

Зоонозное происхождение и эволюция коронавирусов

Сравнительные и филогенетические исследования показывают, что основные патогенные для человека коронавирусы происходят из животных резервуаров, главным образом летучих мышей, при этом перенос и адаптация привели к появлению SARS-CoV, MERS-CoV и SARS-CoV-2.

Mechanisms

Поскольку их геном имеет полярность матричной РНК, позитивно-смысловые РНК-вирусы могут быть немедленно транслированы при попадании в клетку, продуцируя белки, необходимые для репликации генома, включая кодируемую вирусом РНК-зависимую РНК-полимеразу, которая во многих семействах не обладает функцией корректуры, что приводит к высоким темпам мутаций. Коронавирусы являются исключением среди РНК-вирусов, поскольку они несут экзонуклеазу с функцией корректуры и имеют большой геном, а также реплицируются посредством вложенного набора субгеномных матричных РНК. Их спайковые белки опосредуют связывание с рецептором и проникновение, а изменения в этом белке влияют на круг хозяев и трансмиссивность, способствуя зоонозному возникновению.

Clinical relevance

Позитивно-смысловые РНК-вирусы вызывают широкий спектр заболеваний человека, от обычной простуды и полиомиелита до лихорадки денге, вирусного гепатита и тяжелых респираторных заболеваний, вызываемых коронавирусами. Их биология объясняет, почему некоторые вызывают острые самокупирующиеся заболевания, в то время как другие приводят к хронической инфекции или вызывают эпидемии. Данная статья описывает механизмы и ассоциации с заболеваниями и не является основанием для индивидуальной диагностики или лечения.

Epidemiology

Эта группа включает глобально распространенные эндемичные вирусы и крупные эпидемические и пандемические агенты; коронавирусы вызвали вспышку SARS в 2003 году, MERS и пандемию COVID-19, в то время как флавивирусы, такие как вирус денге, вызывают крупные повторяющиеся эпидемии в тропических регионах.

Evidence & guidelines

Геномные и клинические отчеты, характеризующие SARS-CoV, MERS-CoV и SARS-CoV-2, наряду со справочными текстами по вирусологии, документируют биологию и возникновение этих вирусов; быстрая геномная идентификация SARS-CoV-2 в 2020 году демонстрирует, как в настоящее время исследуются вспышки позитивно-смысловых РНК-вирусов.

History

Полиовирус, пикорнавирус, сыграл центральную роль в ранних молекулярных исследованиях РНК-вирусов и в одном из величайших достижений вакцинации. Коронавирусы перешли от относительно незначительных респираторных патогенов на передний план глобального здравоохранения с эпидемией SARS в 2003 году, последующим появлением MERS и идентификацией SARS-CoV-2 в 2019-2020 годах, что подчеркнуло пандемический потенциал зоонозных позитивно-смысловых РНК-вирусов.

Key figures

• Vincent Racaniello
• Zheng-Li Shi
• David Baltimore

Seminal works

• cui-2018
• zhu-2020
• ksiazek-2003

Frequently asked questions

Что делает вирус «позитивно-смысловым»?

Его РНК-геном имеет ту же полярность, что и матричная РНК, поэтому, попав в клетку, он может быть транслирован непосредственно рибосомами хозяина без предварительного копирования в комплементарную цепь.

Почему коронавирусы вызвали несколько недавних эпидемий?

Коронавирусы циркулируют в животных резервуарах, таких как летучие мыши, и могут адаптироваться к новым хозяевам; изменения в их спайковом белке могут позволить перенос на человека, как это наблюдалось с SARS-CoV, MERS-CoV и SARS-CoV-2.