Причины и симптомы коронавируса у человека

Вирус SARS-CoV-2

В конце декабря 2019 года подразделение Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в Китае зарегистрировало вспышку пневмонии неизвестного происхождения. В начале января 2020 года был определен возбудитель заболевания — коронавирус, родственный возбудителям тяжелого острого респираторного синдрома (SARS) и ближневосточного респираторного синдрома (MERS). Позднее разновидность вируса была названа SARS-CoV-2, а вызываемое им заболевание — COVID-19 (от английского Corona Virus Disease). 11 марта 2020 года ВОЗ официально объявила о начале пандемии нового заболевания .

Что такое коронавирусы?

В 1965 году британские вирусологи Тайрелл и Бино, изучавшие возбудителей обычной простуды, культивировали новый вирус под названием B814 . Позднее, в ходе микроскопических исследований, Дэвид Тайрелл и его коллеги обнаружили сходство строения этого вируса и нескольких возбудителей заболеваний животных: вируса инфекционного бронхита птиц, вируса гепатита мышей и вируса трансмиссивного гастроэнтерита свиней . Вирусы были преимущественно округлой или овальной формы, а на их поверхности были видны длинные выросты, напоминающие «корону», которая возникает вокруг солнечного диска при полном затмении. Благодаря этому группа получила название коронавирусов .

Вирусы — это крайне разнообразная группа агентов. Некоторые из них содержат только белки и генетический материал (например, вирусы обычной простуды или вирус папилломы), а у некоторых, как у гриппа или ВИЧ, есть оболочка, которую вирус похищает из клетки хозяина. Оболочка состоит из двойного слоя липидов, в который встраиваются белки вируса. У коронавирусов такая оболочка есть.

Геномы вирусов, в отличие от геномов бактерий или более сложных организмов, могут состоять как из ДНК, так и из РНК. У коронавирусов генетический материал представлен РНК и имеет самую большую длину из всех вирусов со сходной организацией — около 30000 нуклеотидов (структурных элементов, последовательность которых и несет информацию о строении белков вируса) . Для сравнения, геном вируса гриппа, также представленный одноцепочечной РНК, хотя и разделенной на фрагменты, суммарно примерно в 2 раза короче . Обычно, у вирусов более длинный геном означает возможность кодировать больше белков и, как следствие, вступать в более сложные взаимоотношения с клеточными системами защиты.

Среди коронавирусов ученые выделяют 4 крупные группы, названные буквами греческого алфавита — от альфа до дельта. Альфа- и бетакоронавирусы заражают млекопитающих, тогда как гамма- и дельтакоронавирусы заражают преимущественно птиц и рыб .

Коронавирусы животных, при этом могут причинять существенный экономический ущерб. Так, в 2016 году, вирус, вызывающий острую диарею у свиней, во время вспышки погубил порядка 24000 поросят .

До 2019 года было известно 6 коронавирусов, способных заражать людей. Четыре из них (HCoV‐229E, HCoV‐OC43, HCoV‐NL63 и HKU1) вызывают симптомы, похожие на обычную простуду. Два — SARS‐CoV и MERS‐CoV могут заражать нижние дыхательные пути и с высокой вероятностью приводить к тяжелой пневмонии или даже смерти больного .

Атипичная пневмония и ближневосточный респираторный синдром

До начала 2000-х годов коронавирусы человека не воспринимались как серьезная опасность. В 2002 году в южных областях Китая произошла эпидемия тяжелого острого респираторного синдрома (SARS, также известного как атипичная пневмония), вызываемого новым на тот момент коронавирусом SARS-CoV . Вспышка затронула более 8000 человек, чуть меньше 1000 из которых погибли . В 2012 году распространение другого родственного вируса MERS-CoV привело ко вспышке заболевания ближневосточным респираторным синдромом, в результате которой заразилось 2066 человек и умерло 720. Эта эпидемия затронула преимущественно Саудовскую Аравию, хотя случаи были отмечены в 27 странах .

Оба этих коронавируса имели зоонозное происхождение — они передались людям, соответственно, от цивет (род мелких хищных млекопитающих) и верблюдов, которые, в свою очередь, получили эти вирусы от летучих мышей .

Последние новости о коронавирусе

Как отмечают исследователи, коронавирус в Китае распространяется с огромной скоростью. Он уже давно он покинул пределы провинции Ухань и добрался до многих стран мира. Китайский коронавирус добавлен в список смертельных заболеваний, так как отмечено большое количество летальных исходов.

Исходя из последней информации, китайские врачи по официальной статистике доказали, что смертность от общего процента зараженных новым вирусов составляет только 20%. Остальные пациенты смогли побороть инфекцию.

Роспотребнадзор опубликовал официальную статистику по распространению коронавирусной инфекции на территории РФ. За весь период наблюдений было зафиксировано 1067 пациентов с признаками ОРВИ, которые прибыли в Россию из Китая. После проведения лабораторных исследований было выявлено, что большая часть пациентов болеет другими заболеваниями:

• гриппом;
• рино- и аденовирусом;
• микоплазмозом;
• парагриппом;
• гемофильной инфекцией;
• микстинфекцией.

Новый коронавирус был зафиксирован только у двоих пациентов.

Патогенез коронавирусной инфекции

Входные ворота — эпителий верхних дыхательных путей, эпителиальные клетки желудка и кишечника. Коронавирус проникает в клетки, имеющие рецепторы ангиотензинпревращающего фермента II типа (ACE2), там он накапливается и размножается. Из носоглотки вирус распространяется по кровеносным сосудам, поражая клетки нижних дыхательных путей, желудка, кишечника, проникая глубже в ткань. В большинстве случаев данный процесс самостоятельно ограничивается, что приводит к полному выздоровлению по мере формирования запаса защитных антител в организме.

При инфекции COVID-19 вирусы могут продолжать выделяться даже спустя некоторое время после их исчезновения из дыхательных путей. Это указывает на вероятность более позднего фекально-орального механизма передачи заболевания.

При одновременном отсутствии иммунитета к инфекции и наличии иммунодефицита на фоне сопутствующих заболеваний вирус может прорвать иммунную защиту и массивно распространиться по тканям организма. Так, например, происходит при заражении новым штаммом SARS-CoV-2. Распространение инфекции ведёт к каскаду патологических реакций, в ходе которых прогрессирует поражение альвеол, возникает тяжёлая дыхательная недостаточность и наступает смерть. Схематично это можно представить следующим образом:

• в ответ на воспалительный процесс образуются провоспалительные факторы, которые активируют альвеолярные нейтрофилы и макрофаги — клетки, пожирающие чужеродные и ненужные субстанции;
• нейтрофилы прикрепляются к внутренней поверхности лёгочных капилляров и вызывают цитокиновый шторм: они высвобождают цитотоксические факторы (в том числе агрессивные соединения кислорода), которые повреждают стенки мелких альвеолярных сосудов .
• из-за повреждения сосудов воспалительная жидкость (экссудат) проникает в само воздушное лёгочное пространство, что ведёт к гипоксии — кислородному голоданию;
• также из-за повреждения клеток нарушается выработка сурфактанта — вещества, препятствующего спаданию альвеол.
• на фоне спадения альвеол усиливается гипоксия, снижается жизненная ёмкость лёгких. В результате в лёгочной артерии образуются тромбы, развивается лёгочная гипертензия — повышение давления в малом круге кровообращения. Тяжёлая лёгочная гипертензия может привести к сердечной недостаточности и летальному исходу .

Вирус одинаково влияет на организм человека независимо от возраста. Опасность для пожилых и ослабленных людей заключается лишь в разбалансировке работы организма и ухудшении уже имеющихся хронических заболеваний. Подобное происходит и при других возбудителях респираторных инфекций, например при гриппе. Однако опасность нового коронавируса заключается в более частом развитии осложнений из-за полной неспособности иммунитета противостоять неизвестному для него патогену.

Симптомы нарушения функции пищеварительной системы

Бытует мнение, что коронавирусная инфекция человека вызывает диарею… Такое представление обусловлено кишечной патогенностью коронавирусов у животных. Выводы ранних исследований на людях были основаны на обнаружении «коронавирусных частиц» в кале (с помощью электронной микроскопии). Другие, более убедительные исследования продемонстрировали значительную зависимость между наличием коронавирусных частиц в кале и диареей у младенцев, или некротизирующим энтероколитом у новорожденных. В некоторых исследованиях удалось получить коронавирусные частицы, которые, вероятно, были антигенно связанными с HCoV-OC43.

Все четыре вида коронавирусов, рассматриваемые в этом разделе, были обнаружены с помощью анализа ПЦР в кале небольшой части младенцев и детей, госпитализированных по поводу диареи (у некоторых также отмечались респираторные симптомы). В трех исследованиях диареи использовали молекулярные методы диагностики для всех четырех видов HCoV. В одном исследовании все четыре вида обнаружили в образцах кала у 2,5% (из 878) детей с диареей и у 1,8% (из 112) бессимптомных детей с помощью ПЦР-теста (однако в этом и других исследованиях большинство ассоциированных с диареей коронавирус-положительных образцах кала были обнаружены и другие известные патогенные возбудители, например, норовирус или ротавирус). В исследовании, в котором использовали ПЦР-тест для исследования частоты коронавирусов в образцах кала у детей и взрослых с патологиями желудочно-кишечного тракта, вирус CoV-HKU1 был обнаружен у 4 из 479 больных (0,8%), другие виды коронавирусов обнаружены не были.

Исследование позволило оценить наличие связи между нарушениями функций желудочно-кишечного тракта (боль в животе, тошнота, рвота, диарея) у взрослых с респираторными симптомами, а также с системными симптомами или признаками (повышение температуры тела, озноб, миалгия, головная боль), которые были известны семейным врачам (врачам общей практики). Симптомы нарушения пищеварительной системы, которые наблюдались у 57% больных, чаще возникали у пациентов с повышением температуры тела > 39°C, головной болью, желудочно-кишечным возбудителем или респираторной инфекцией HCoV. Хотя в некоторых образцах кала было обнаружено несколько видов коронавирусов, ученые допустили, что это могли быть проглоченные вирусы. Патогенетический механизм симптомов нарушения функции желудочно-кишечного тракта и внутренних проявлений инфекции остается неизученным.

Как получить результат

Эпидемиология и пути передачи инфекции

Первые штаммы коронавируса человека были выявлены в 1960-х годах. До появления SORS были известны лишь несколько штаммов: альфакоронавирус (229Е) и бетакороновирус (OC43).

SORS-CoV был обнаружен в Гуандуне, юго-восточный Китай, и вызвал пандемию в период с 2002 года и 2003 год с более чем 8000 подтвержденными случаями заболевания и 774 летальными исходами в 37 странах. Rhinolophus (летучая мышь), у которых были обнаружены положительные anti-SARS-CoV антитела, были резервуаром вируса. Промежуточным резервуаром были циветты, от которых вирус перескакивал к людям. Начальными симптомами были вирусный синдром, за которым следовали респираторные симптомы (кашель и одышка), которые в 20% случаев были осложнены атипичной пневмонией. У некоторых пациентов наблюдалась полиорганная недостаточность. Смертность составила 10%.

Когда впервые были зарегистрированы случаи развития патологии?

Впервые коронавирус был открыт учеными в 1960 году. Тогда он получил и название, которое существует до сих пор. Во второй половине прошлого столетия коронавирусы вызывали острые респираторные инфекции. Поскольку большинство вызываемых патологий лечились просто, вирус отнесли в группу малоопасных.

Первая вспышка атипичной пневмонии, вызванная коронавирусом, была зафиксирована в 2003 году. Тогда случаи развития заболевания были обнаружены в 33 странах. По официальной статистике погибло 623 человека.

Еще одна вспышка тяжелой формы инфекции произошла в 2012 году на территории Саудовской Аравии. Тогда ученые обнаружили новый вид коронавируса, который унес жизни 416 человек. Согласно статистике, погибло 35% от общего количества пациентов с коронавирусом.

Короновирус (Фото: pixabay.com)

Серотипы коронавируса

Коронавирусы широко распространены среди млекопитающих и птиц. Однако наибольшее количество генотипов инфекции обнаружено среди вирусов летучих мышей. Коронавирусы людей и животных относятся к четырем разным родам. Есть 5 серотипов коронавируса, которые не связаны с острой респираторной вирусной инфекцией, при этом вызывают заболевания у людей: HCoV-229E, HCoV-NL63, HCoV-OC43, HCoV-HKU1 и новый MERS-CoV, который был выявлен в 2012 году.

Филогенез коронавируса

Филогенез коронавирусаФилогенетическое дерево содержит 50 коронавирусов с частичными нуклеотидными последовательностями РНК-зависимой РНК-полимеразы.

• Род α-коронавирусов включает два вида вируса человека – HCoV-229E и HCoV-NL63. Вирус HCoV-229E, как и несколько других α-коронавирусов животных, в качестве основного рецептора использует APN (аланинаминопептидаза, ААП, КФ 3.4.11.2, аминопептидаза N). В отличие от HCoV-229E, вирус HCoV-NL63, как и SARS-CoV (β-коронавирус), использует АПФ2 (ангиотензинпревращающий фермент 2, ACE2; КФ:3.4.17.23). К важным α-коронавирусам животных относятся вирус инфекционного перитонита кошачьих и вирус трансмиссивного гастроэнтерита свиней. К α-коронавирусам также относятся несколько родственных вирусов летучих мышей.
• Род β-коронавирусов включает 2 патогенных для человека вируса – HCoV-OC43 и HCoV-HKU1. Эти вирусы имеют активность гемагглютинин-эстеразы и, вероятно, используют остатки сиаловой кислоты в качестве рецепторов. К β-коронавирусам также относятся несколько вирусов, патогенных для летучих мышей, SARS-CoV и MERS-CoV (SARS-CoV и MERS-CoV генетически немного отличаются от HCoV-OC43 и HCoV-HKU1). Основными β-коронавирусами, патогенными для животных, являются вирус гепатита мыши (лабораторная модель вирусного гепатита и демиелинизирующих патологий ЦНС), вирус крупного рогатого скота, а также вирус, вызывающий диарею у крупного рогатого скота. Нужно отметить, что вирус крупного рогатого скота настолько похож на вирус человека HCoV-OC43, что их объединили в один вид – β-коронавирус-1. Ученые полагают, что вирус HCoV-OC43 эволюционировал от одного «хозяина» к другому совсем недавно – примерно в 1890 году.
• Род γ-коронавирусов включает прежде всего вирусы, патогенные для птиц (самым известным из них является вирус инфекционного бронхита кур, который считает важным ветеринарным возбудителем, вызывающий патологию дыхательной и репродуктивной системы у кур).
• Род δ-коронавирусов имеет недавно обнаруженные птичьи коронавирусы, выявленные у нескольких видов певчих птиц.

Ни один из внебольничных коронавирусов человека (HCoV-OC43, HCoV-NE63, HCoV-HKU1, HCoV-229E) не воспроизводятся легко в культуре тканей, что до недавнего времени препятствовало их доскональному изучению. Так HCoV-229E и HCoV-OC43 были обнаружены только в 1960-х годах (волонтерские исследования показали, что эти вирусы вызывают у взрослых простуду). Исследования, проведенные в 1970-80-х гг, позволили определить, что эта инфекция вызывает примерно 1/3 патологий верхних дыхательных путей во время зимних вспышек, 5-10% простуды у взрослых, а также патологии нижних дыхательных путей у небольшой части детей.

По мере изучения ученым не удалось получить достаточное количество информации о коронавирусах до момента обнаружения SARS в 2002 году. Методы молекулярной диагностики позволили проводить более доскональные исследования. Таким образом ученые быстро обнаружили коронавирусы HCoV-NL63 и HCoV-HKU1. Также специалисты определили, что данная инфекция получила распространение по всему миру. Анализ ПЦР (полимеразная цепная реакция) позволил значительно продвинуться в изучении эпидемиологии и патогенеза коронавирусов, а также может применяться для диагностики каждого из четырех коронавирусов человека.

Как лечили коронавирусы раньше

Виды коронавируса: a — HCoV-229E, HCoV-b — NL63, c — HCoV-OC43 и d — HCoV-HKU1

Коронавирус 229E, также, как и обнаруженный через два года коронавирус ОС-43, причислили к возбудителям острых респираторных заболеваний человека и животных, однако не относили их к числу особо опасных вирусных инфекций.

Даже несмотря большой интерес со стороны средств массовой информации, научное сообщество не уделяло должного внимания исследованиям. Пресса писала, что наука утроила свой шанс в конечном итоге победить простуду, в то время как ученые не стали уделили должного внимания коронавирусам.

Поскольку коронавирусы 229E и OC43 вызывали относительно легкие заболевания у людей, врачи могли лечить их так же, как простудные заболевания, вызванные другими вирусами. Так продолжалось почти 40 лет до появления SARS в 2003 году.

Similar articles

• Coronavirus HKU1 and other coronavirus infections in Hong Kong.

  Lau SK, Woo PC, Yip CC, Tse H, Tsoi HW, Cheng VC, Lee P, Tang BS, Cheung CH, Lee RA, So LY, Lau YL, Chan KH, Yuen KY.
  Lau SK, et al.
  J Clin Microbiol. 2006 Jun;44(6):2063-71. doi: 10.1128/JCM.02614-05.
  J Clin Microbiol. 2006.

  PMID: 16757599
  Free PMC article.

• Characterization of human coronavirus OC43 and human coronavirus NL63 infections among hospitalized children <5 years of age.

  Lee J, Storch GA.
  Lee J, et al.
  Pediatr Infect Dis J. 2014 Aug;33(8):814-20. doi: 10.1097/INF.0000000000000292.
  Pediatr Infect Dis J. 2014.

  PMID: 24577040

• Coronavirus causes lower respiratory tract infections less frequently than RSV in hospitalized Norwegian children.

  Kristoffersen AW, Nordbø SA, Rognlien AG, Christensen A, Døllner H.
  Kristoffersen AW, et al.
  Pediatr Infect Dis J. 2011 Apr;30(4):279-83. doi: 10.1097/INF.0b013e3181fcb159.
  Pediatr Infect Dis J. 2011.

  PMID: 21057374

• Human coronaviruses: what do they cause?

  van der Hoek L.
  van der Hoek L.
  Antivir Ther. 2007;12(4 Pt B):651-8.
  Antivir Ther. 2007.

  PMID: 17944272

  Review.

• Update on rhinovirus and coronavirus infections.

  Greenberg SB.
  Greenberg SB.
  Semin Respir Crit Care Med. 2011 Aug;32(4):433-46. doi: 10.1055/s-0031-1283283. Epub 2011 Aug 19.
  Semin Respir Crit Care Med. 2011.

  PMID: 21858748

  Review.

Клиника воспаления

Клиника пневмонии при коронавирусной инфекции чаще всего появляется на 3-5 день после заражения. Симптомы воспаления легких при COVID-19 носят несколько смазанный характер. Это обусловлено тем, что вирусы, как правило, вызывают атипичную пневмонию. При этом на первый план выходит общая симптоматика:

• высокая температура (38оС и выше);
• головные боли;
• боль в мышцах;
• выраженная слабость и повышенная утомляемость;
• озноб.

Вместе с тем присутствуют симптомы поражения верхних дыхательных путей и легких:

• насморк;
• першение и боли в горле;
• охриплость (осиплость) голоса;
• выраженный кашель с отделением мокроты;
• одышка.

Одышка является основным симптомом пневмонии. В начале заболевания она проявляется только при физической работе (подъем по лестнице, длительная ходьба, занятия спортом и др.). Поэтому для людей с малоактивным образом жизни она может остаться незаметной. Но, как правило, все же одышка прогрессирует и заставляет больного обратиться к врачу.

В стадии разгара все клинические проявления достигают максимальной выраженности (чаще всего к концу первой недели). При пневмонии средней степени тяжести симптомы выражены умеренно, одышка возникает только при нагрузке (если болезнь не отягощена сопутствующей патологией).

При тяжелых формах коронавирусной пневмонии инкубационный период короткий (1-3 дня), симптомы появляются рано и быстро нарастают. Одышка присутствует даже в покое. Больной занимает вынужденное положение (ортопноэ), спать может только сидя.

Данное состояние развивается в течение 7-8 суток, затем развиваются осложнения:

• острый респираторный дистресс-синдром (РДС);
• острая дыхательная недостаточность;
• острая сердечно-сосудистая недостаточность.

При развитии осложнений пациент переводится в отделение реанимации, где ему проводят искусственную вентиляцию легких.

Осложнения коронавирусной инфекции

Виром Манхэттена

Виром — совокупность вирусов, как геном — совокупность генов. Виром есть и у каждого человека, и у мест, например нью-йоркского района Манхэттен. Ученые делали анализы пациентам педиатрических отделений неотложной помощи и их сопровождающим, посетителям достопримечательностей, а также набрали 214 волонтеров, которые полтора года сообщали о симптомах болезни в специальном приложении (вдобавок у них еженедельно брали мазок из носоглотки).

Результаты получились такие:

• В феврале, в пик сезона гриппа, каждый девятый человек заражался, но с гриппом обращались к врачу только 22% больных, а с коронавирусными инфекциями — всего 4%. Поскольку большинство не учтено, часто невозможно восстановить цепочку распространения вирусов. Команда «Вирома Манхэттена» вместе с другими учеными рассчитала, что до введения карантина в Ухане в январе 2020 года 86% заражений остались незамеченными.
• Во время сезонов гриппа 137 человек заразились одним из «простудных» коронавирусов, 12 из них заболели повторно в течение 4–48 недель. Объяснений может быть два: либо иммунитет быстро слабеет, либо коронавирусы мутируют и проскальзывают незамеченными. Как обстоит дело с SARS-CoV-2, пока непонятно, а это один из главных вопросов в пандемию.
• Другие коронавирусы, в том числе HCoV-OC43 и HCoV-HKU1, похожие на SARS-CoV-2, — сезонные, то есть их распространение зависит от времени года. Но пока нельзя сказать, таков ли новый коронавирус. Руководитель «Вирома Манхэттена» в этом сомневается.

Скоро команда проекта рассчитывает опубликовать статьи с новыми результатами, касающимися и SARS-CoV-2.

Подготовил Марат Кузаев

This section provides any useful information about the protein, mostly biological knowledge.More…Functioni

S1 attaches the virion to the cell membrane by interacting with sialic acid-containing cell receptors, initiating the infection.

attaches the virion to the cell membrane by interacting with host receptor, initiating the infection.UniRule annotation

mediates fusion of the virion and cellular membranes by acting as a class I viral fusion protein. Under the current model, the protein has at least three conformational states: pre-fusion native state, pre-hairpin intermediate state, and post-fusion hairpin state. During viral and target cell membrane fusion, the coiled coil regions (heptad repeats) assume a trimer-of-hairpins structure, positioning the fusion peptide in close proximity to the C-terminal region of the ectodomain. The formation of this structure appears to drive apposition and subsequent fusion of viral and target cell membranes.UniRule annotation

Acts as a viral fusion peptide which is unmasked following S2 cleavage occurring upon virus endocytosis.UniRule annotation

GO — Biological processi

• endocytosis involved in viral entry into host cell Source: UniProtKB-UniRule
• fusion of virus membrane with host endosome membrane Source: UniProtKB-UniRule
• fusion of virus membrane with host plasma membrane Source: UniProtKB
• pathogenesis Source: UniProtKB
• receptor-mediated virion attachment to host cell Source: UniProtKB-UniRule

Что значит COVID-19 и почему так называется

Многим россиянам из-за вспышки эпидемии интересно, что именно значит Covid-19.

SARS‑CoV-2 провоцирует воспаление легких. Еще он имеет названия: китайский вирус, 2019-nCoV (новый коронавирус, 2019). А инфицирование, которое он вызывает, называется COVID-19. Ученые из Китая предложили именовать патологию новой коронавирусной пневмонией. У 4 других коронавирусных штаммов, которые могут поражать человека, вообще нет отдельных названий, только аббревиатура из цифр и букв.

Когда говорится о мировой пандемии, правильный термин, который нужно использовать, — COVID-19. SARS‑CoV-2 — это название патогенного агента, спровоцировавшего вспышку. 2019-nCoV — общеупотребляемое, но не актуальное обозначение.

Расшифровка COVID-19 такая:

• СО — семейство коронавирусов;
• VI — вирус;
• D — болезнь;
• 19 — год начала распространения.

Почему теперь коронавирус официально имеет название COVID-19, объясняется элементарно. Причина изменений в том, что наименование 2019-nCoV некомфортно для представителей СМИ и они начали придумывать свои, наиболее понятные названия. В итоге можно запутаться, что неприемлемо. А называть коронавирусную патологию китайской или уханьской — значит дискриминировать представителей, жителей Китая и Уханя.

Знаете ли вы, кто находится в группе риска, при заражение коронавирусом covid-19 (2019-nCoV)?

Да
64.41%

Нет
21.05%

Мне все равно
14.53%

Проголосовало: 2470

Рекомбинационный анализ

В результате своего уникального случайного переключения матриц во время репликации РНК, который, как считается, опосредуется механизмом «выбора копии», коронавирусы имеют высокую частоту гомологичной рекомбинации РНК.

Впервые рекомбинация в коронавирусах была выявлена между различными штаммами MHV и впоследствии в других коронавирусах, таких как IBV, между MHV и BCoV, а также между кошачьим коронавирусом (FCoV) I типа и коронавирусом собак (CCoV). Как показано ниже, такая рекомбинация может приводить к образованию видов коронавирусов или различных генотипов внутри видов коронавирусов. По общему мнению, возможность гомологичной рекомбинации РНК и возможную часть генома, в которой произошла рекомбинация, обычно сначала оценивают с использованием бутсканированного анализа или филогенетического анализа с использованием различных частей генома коронавируса.

Другие методы для рекомбинационного анализа, такие как те в пакете RDP3, также доступны. Тогда точный тип гомологичной рекомбинации РНК лучше всего будет выявлен путем множественного выравнивания последовательностей.

Лучшим документированным примером генерации видов коронавирусов посредством гомологичной рекомбинации РНК является генерация FCoV типа II путем двойной рекомбинации между FCoV типа I и CCoV. Впервые было отмечено, что последовательность белка S в FCoV типа II была тесно связана с последовательностью CCoV, но последовательность ниже по течению от гена E в FCoV типа II была более тесно связана с последовательностью штамма FCoV типа I чем в CCoV. Это наблюдение предположило, что, возможно, произошел гомологичный случай рекомбинации РНК между геномами CCoV и FCoV типа I, что привело к генерации FCoV типа II.

Дальнейший анализ путем множественного выравнивания последовательностей выявил сайт рекомбинации в области в гене E. Несколько лет спустя была обнаружена дополнительная область рекомбинации в гене Pol, и был сделан вывод, что FCoV типа II возник в результате двух событий рекомбинации между геномами CCoV и FCoV типа I.

Что касается генерации различных генотипов у видов коронавирусов посредством гомологичной рекомбинации РНК, лучшим документально подтвержденным примером является HCoV-HKU1. Возможность гомологичной рекомбинации РНК впервые была заподозрена, когда несколько штаммов HCoV-HKU1 продемонстрировали дифференциальную кластеризацию, когда гены Pol, S и N были использованы для построения филогенетического дерева. Это наблюдение привело к последующему исследованию полного секвенирования генома 22 штаммов HCoV-HKU1.

Рекомбинационный анализ методом бутскана и филогенетический анализ с использованием различных частей 22 полных геномов выявил обширную рекомбинацию в различных частях геномов, что привело к образованию трех генотипов, A, B и C, HCoV-HKU1. Используя множественное выравнивание последовательностей, были точно определены два сайта рекомбинации.

Первый наблюдался на участке из 143 нуклеотидов около 3′-конца nsp6, где рекомбинация между генотипом B HCoV-HKU1 и генотипом C породила генотип A и второй в другом участке из 29 нуклеотидов около 3′-конца nsp16, где рекомбинация между генотипом A HCoV-HKU1 и генотипом B породила генотип C.

После эпидемии атипичной пневмонии отмечается заметное увеличение числа обнаруженных коронавирусов и секвенирование геномов коронавирусов. Это увеличение количества видов и геномов коронавирусов, всеобъемлющей и удобной для пользователя базы данных для эффективного поиска последовательностей и постоянно совершенствующихся инструментов биоинформатики позволило исследователям проводить значимый геномный, филогенетический, эволюционный уровень и расхождение, рекомбинацию и другие биоинформатические анализы на семействе Коронавирид.

Три разновидности (рода) коронавирусов: альфа-коронавирус , бета-коронавирус и гамма-коронавирус, были использованы для замены традиционных коронавирусов группы 1, 2 и 3. Вероятно, появится четвертый род, Deltacoronavirus, который включает BuCoV HKU11, ThCoV HKU12 и MunCoV HKU13. В соответствии с этой новой системой классификации коронавирусы летучих мышей доминируют над родами альфа-коронавируса и бета-коронавируса, а коронавирусы птиц доминируют над родами гамма-коронавируса и дельтакоронавируса. Это огромное разнообразие коронавирусов у летучих мышей и птиц сделало их превосходными генофондами для коронавирусов этих четырех родов.