2. Estructura y composición del SARS-COV-2-

Structure and composition of SARS-COV-2

Dr. Jaime Galo Benites Solis
Omni Hospital – Clínico Intensivista
E-mail: jaimebenites1512@gmail.com
Celular: 0999771761/04-6019346
Guayaquil – Ecuador

Resumen

La enfermedad coronavirus 2019 (COVID-2019) es causada por un nuevo coronavirus conocido como Coronavirus CoV-2, que produce un Síndrome Respiratorio Agudo y Severo y fue identificado como pandémico por la Organización Mundial de la Salud (OMS) el 11 de Marzo del 2020 (1).
Este virus fue identificado en el tracto respiratorio de pacientes con neumonía en Wuhan, Hubei, China, en Diciembre 2019, el cual fue indicado como un nuevo identificado Beta- coronavirus (nCoV) (2, 3).
Estructuralmente, el SARS-CoV-2 tiene cuatro proteínas estructurales que incluyen la glicoproteína espiga (S), glicoproteína de la pequeña envoltura (E), la glicoproteína de la membrana (M) y la proteína de la nucleocápside (N) y también varias proteínas accesorias, no estructurales (4).
Igual que otros coronavirus, el SARS-CoV-2 además de cuatro proteínas estructurales, conocidas como la S (espiga), E (envoltura), M (membrana) y la N (nucleocápside), la proteína N contiene el genoma ARN y las proteínas S, E y M juntas crean la envoltura viral. En medio de ellos, la Espiga promueve la adhesión y la fusión con la membrana celular del huésped durante la infección viral (5).
El reconocimiento de los receptores por el coronavirus es un importante determinante de infectividad viral, patogénesis y transmisión (6, 7).
Esta presentación es el principal blanco para la vacunación y estrategias antivirales (8).
La proteína espiga del SARS-CoV-2 contiene unos dominios RBD (el receptor de unión dominio RBD de la proteína espiga del SARS-CoV-2 que específicamente reconoce a ACE2 como su receptor (9, 10).   La espiga del SARS-CoV-2 se une a su receptor humano ACE2 (hACE2) a través de su receptor de unión de dominio (RBD) y es proteolíticamente activado por proteasas humanas.
Comprender el mecanismo de entrada celular del SARS-CoV2 puede informar las estrategias de intervención. El RBD es la región inmunogénica de toda la espícula (11).

Palabras clave: SARS-CoV-2, RBD, ACE2.


Abstract

Coronavirus disease 2019 (COVID-2019) is caused by a novel coronavirus known as Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) and was identified as a pandemic by the World Health Organization (WHO) on March 11, 2020 (1).
This virus was first identified in the respiratory tract of patients with pneumonia in Wuhan, Hubei China, in December 2019 which was then indicated as a newly identified β- coronavirus (nCoV) (2, 3).
Structurally, SARS-CoV-2 has four main structural proteins including spike (S) glycoprotein, small envelope (E) glycoprotein, membrane (M) glycoprotein, and nucleocapsid (N) protein, and also several accessory proteins (4).
Like other coronaviruses, SARS-CoV-2 has four structural proteins, known as the S (spike), E (envelope), M (membrane), and N (nucleocapsid) proteins; the N protein holds the RNA genome, and the S, E, and M proteins together create the viral envelope. Among them, Spike promotes host attachment and virus – cell membrane fusion during virus infection (5).
Receptor recognition by coronaviruses is an important determinant of viral infectivity, pathogenesis and transmission (6, 7).
This presentation is the main target for vaccination and antiviral strategies (8).
The spike protein of SARS-CoV contains a domain RBD (the receptor-binding domain (RBD) of the spike protein of SARS-CoV-2) that specifically recognizes ACE2 as its receptor (9, 10). SARS-CoV-2 spike binds to its receptor human ACE2 (hACE2) through its receptor-binding domain (RBD) and is proteolytically activated by human proteases.
Understanding the cell entry mechanism of SARS-CoV-2 can inform intervention strategies. The RBD is the most immunogenic region of the whole spike (11).

Key words: SARS-CoV-2, RBD, ACE2.


Estructura molecular del SARS COV 2

Según el Comité Internacional de Taxonomía de los Virus (ICTV). Los coronavirus son miembros de la familia Orthocoronavirinae dentro de la familia Coronaviridae (orden Nidovirales) que comprende dos subfamilias: Coronavirinae y Torovirinae.
Esta subfamilia coronovirinae, comprende cuatro géneros:
Alphacoronavirus, Betacoronavirus, Gammacoronavirus y Deltacoronavirus de acuerdo a su estructura genética. Los alfacoronavirus y betacoronavirus infectan sólo a mamíferos y normalmente son responsables de infecciones respiratorias en humanos y gastroenteritis en animales (12).   El SARS-CoV-2 es un beta coronavirus envuelto, conteniendo un ARN de cadena sencilla (ssRNA, por sus siglas en inglés), no segmentado, en sentido positivo; pertenece al subgénero sarbecovirus, subfamilia Orthocoronavirinae (figura 1).

Figura 1

Los coronavirus tienen un genoma ARN de cadena única y de sentido positivo, el cual está rodeado por una envoltura que incluye una bicapa de lípidos derivada del retículo endoplásmico rugoso intracelular y de las membranas de Golgi de las células infectadas.

Las espículas en forma de pétalos o maza (peplómeros), que miden aproximadamente  13 nm y que sale desde la superficie de la envoltura, les dan una apariencia de una corona de espinas o corona solar. Los peplómeros representan un papel importante para inducir respuestas celulares inmunitarias y de neutralización (13).   Los coronavirus son partículas de 120 a 160 nm, con envoltura, que contienen un genoma no segmentado de ARN monocatenario de polaridad positiva (27 a 32 kb), el genoma más grande entre los virus de ácido ribonucleico. El ARN genómico aislado es infeccioso. La nucleocápside helicoidal tiene un diámetro de 9 a 11 nm.

En la superficie externa de la envoltura hay proyecciones ampliamente espaciadas de forma de palo de golf o de pétalo de 20 nm de longitud, sugestivas de una corona solar (Figura 2). Las proteínas estructurales del virus comprenden una proteína de la nucleocápside (N) fosforilada de 50 a 60 kDa, una glucoproteína de membrana (M) de 20 a 35 kDa que sirve de proteína de matriz embebida en la doble capa de lípido de la envoltura y que interacciona con la nucleocápside, y la glucoproteína de espiga (S); 180 a 220 kDa que constituye los peplómeros de forma de pétalo (14). (figura 2)

Figura 2

Dos tercios del ARN viral, ubicados principalmente en el marco de lectura abierto 1a/1b (ORF 1a/1b, por sus siglas en inglés), codifican 16 proteínas no estructuradas, que interfieren con la respuesta inmune innata del hospedero. La parte restante del genoma del virus codifica cuatro proteínas estructurales esenciales, incluida la glicoproteína espiga (S, de su término original en inglés Spike), responsable de la unión y fusión del virus con las membranas celulares; la proteína de membrana (M), responsable del transporte transmembrana de nutrientes, liberación de la partícula viral y eventual formación de su envoltura; las proteínas de nucleocápside (N) y las proteínas de envoltura (E) (15). (Figura 3)


Figura 3

Entrada del SARS-CoV-2

En la entrada del virus, en el cual la glicoproteína espiga (S) utiliza sus dos subunidades funcionales para lograrlo: la subunidad S1, responsable de la unión con el receptor de la célula hospedero y la subunidad S2, responsable de la fusión del virus a las membranas celulares (16). Cuando la glicoproteína espiga (S) de SARS-CoV-2 se une al receptor ECA2, el complejo resultante es procesado proteolíticamente por la proteasa transmembrana tipo 2 (TMPRSS2, por sus siglas en inglés), lo que conduce a la escisión de ECA2 y a la activación de la glicoproteína espiga (S), iniciando así el proceso de unión y fusión del virus con la membrana celular, finalizando con la entrada del virus a la célula hospedero (17). (figura 4)

Modificado de: Rabi A. SARS-CoV-2 and Coronavirus Disease 2019: What We Know So Far. Pathogens. 2020; 9(3): 231.
Figura 4

Replicación. La unión a un receptor expresada por las células hospedero es el primer paso de una infección viral. El receptor celular que se ha identificado para la glicoproteína espiga (S) de SARS-CoV-2 es la enzima convertidora de angiotensina 2 (ECA2). La afinidad de la glicoproteína espiga (S) del SARS-CoV-2 por ECA2 es igual o superior a la encontrada en los SARS-CoV aislados durante la epidemia de SARS, de 2002 a 2003 (18).

Luego de la entrada del SARS-CoV-2, probablemente por endocitosis, se fusiona con la vacuola citoplasmática, el ARN viral se traduce directamente en dos polipéptidos que se dividen para formar una ARN polimerasa. Esta última enzima transcribe una cadena completa positiva (genoma) del virión y también se sintetizan numerosas NS y proteasas.

La replicación del ARN del virus y ensamble de partículas se realizan en el citoplasma de las células infectadas, donde la progenie de viriones se forma por un proceso de gemación, a partir de la membrana del retículo endoplásmico rugoso. Los viriones adquieren su cubierta lipídica de las células y después son transportados al complejo de Golgi y a vesículas de la pared lisa, sitios donde se acumulan, luego los viriones son liberados, por exocitosis (19). (figura 5)

Figura 5

Bibliografía

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26 octubre, 2020