Der Lebenszyklus des Coronavirus
Eindringen des Virus
Die Infektion mit SARS-CoV-2 beginnt mit dem Eindringen des Virus in die Wirtszelle mittels seiner glykosylierten Stacheln, die an Angiotensin-umwandelndes-Enzym-2-Rezeptoren (ACE2) binden.
Danach gelangt SARS-CoV-2 durch Endozytose oder durch Fusion in die Wirtszelle ein und setzt seine positiv-strängige genomische RNA für die virale RNA- und Proteinsynthese im Cytosol der Wirtszelle frei.
NSP-Translation
Das virale Genom ist etwa 30 kb lang. Zwei Drittel des Genoms kodieren die Polyproteine pp1a und pp1ab, während das übrige Drittel aus Genen besteht, die strukturelle Proteine kodieren, einschließlich der Hüll- (E), Membran- (M), Nukleokapsid- (N), sowie Stachel-Proteine (S).
Im Cytosol werden die viralen RNAs von den Ribosomen der Wirtszelle in die Polyproteine pp1a und pp1ab übersetzt, die dann proteolytisch gespalten werden.
Mehr über die RNA und das Nukleokapsid
Mehr zu NSP1, welches die Ribosomen selektiv blockieren kann
Spaltung
Die Polyproteine pp1a und pp1ab werden von den viralen Proteasen Nsp3 und Nsp5 in funktionale Nicht-strukturelle Proteine (Nsps) gespalten. Nsp3 ist ein Membranprotein, das zusammen mit Nsp4 und Nsp6 auch in die Bildung von Doppelmembran-Vesikeln (DMV) involviert ist. Nsp12 ist eine RNA-abhängige RNA-Polymerase, die mit Nsp7 und Nsp8 die Kernstruktur des Replikations-Transkriptionskomplexes bildet, der neue RNA für neue Viren produziert. Nsp14 ist eine Exoribonuklease, die sowohl im Korrekturlesen als auch im Capping aktiv ist, gefördert durch Nsp10. Nsp16 und die Helikase Nsp13 sind ebenfalls in der Bildung der RNA-Cap involviert.
Replikation und Transkription
Die virale RNA-Synthese geschieht in Doppelmembran-Vesikeln (DMV), die aus intrazellulären Membranen entstanden sind. Innerhalb des DMVs wird die virale RNA repliziert. Der Replikations-Transkriptionskomplex produziert negativ-strängige RNA, die dann durch diskontinuierliche Transkription in genomische positiv-strängige RNA übersetzt wird. Diese RNA wird durch molekulare Poren in den DMVs, in das Cytosol transportiert.
Mehr über die "Kopiermaschine"
NSP9, EndoRNase und die Methyltransferasen sind möglicherweise in diesen Schritt involviert.
Translation struktureller Proteine
Das Drittel des viralen Genoms besteht aus Genen, welche die strukturellen Proteine einschließlich der Hüll- (E), Membran- (M), Nukleokapsid- (N), sowie Stachel-Proteine (S) kodiert. Diese Gene werden innerhalb der Doppelmembran-Vesikel transkribiert und später ins Cytosol und zum endoplasmatischen Retikulum (ER) transportiert, wo sie in Proteine übersetzt werden, um neue Viren zu bilden.
E- und M-Proteine sind kleine Membranproteine, die essentiell für das Zusammenfügen und die Reifung des Virions sind.
Zusammenfügen des Virus
Nukleokapsid-Proteine „verpacken“ die neue virale RNA und bilden „Knospen“ im Zwischenkompartment des ER und Golgi-Apparats (ERGIC). Die in den ERGIC-Membranen verankerten Strukturproteine werden in die neue Virushülle eingebunden, während sich das Virion um die Nukleokapside formt.
Exozytose
Die neuen Virionen sind nun bereit, um durch Exozytose freigesetzt zu werden.