La COVID-19 se identificó por primera vez en enero de 2020. Un paciente del estado de Washington recibió el diagnóstico de infección por coronavirus el 20 de enero. Un grupo de científicos de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de Atlanta, Georgia, aisló el virus de hisopos nasofaríngeos y orofaríngeos y pudo caracterizar la secuencia genómica , las propiedades de replicación y el tropismo del cultivo celular de los hisopos. Poco después pusieron el virus a disposición de la comunidad científica en general "depositándolo en dos depósitos de reactivos de virus". [6]
Tanto el dominio N-terminal como el C-terminal son capaces de unirse al ARN . El dominio C-terminal forma un dímero que probablemente sea el estado funcional nativo. [2] Partes del IDR, en particular un motivo de secuencia conservada rico en residuos de serina y arginina (la región rica en SR), también pueden estar implicados en la formación de dímeros, aunque los informes al respecto varían. [2] [3] Aunque se han observado cristalográficamente oligómeros de orden superior formados a través del dominio C-terminal, no está claro si estas estructuras tienen una función fisiológica. [2] [9]
El dímero C-terminal se ha caracterizado estructuralmente mediante cristalografía de rayos X para varios coronavirus y tiene una estructura altamente conservada. [7] El dominio N-terminal, a veces conocido como dominio de unión al ARN , aunque otras partes de la proteína también interactúan con el ARN, también se ha cristalizado y se ha estudiado mediante espectroscopia de resonancia magnética nuclear en presencia de ARN. [10]
Modificaciones postraduccionales
La proteína N se modifica postraduccionalmente mediante fosforilación en sitios ubicados en el IDR, particularmente en la región rica en SR. [2] [11] La proteína de la nucleocápside (N) del SARS-CoV-2 es arginina metilada por la proteína arginina metiltransferasa 1 (PRMT1) en los residuos R95 y R177. Inhibidor de PRMT tipo I (MS023) o sustitución de R95 o R177 por lisina inhibió la interacción de la proteína N con la 5'-UTR del ARN genómico del SARS-CoV-2, propiedad necesaria para el empaquetado viral | doi: 10.1016/j.jbc.2021.100821 | PMID 34029587. En varios coronavirus, también se ha informado de la ribosilación de ADP de la proteína N. [12] [11] Con un significado funcional poco claro, se ha observado que la proteína N del SARS-CoV está SUMOilada y se ha observado que las proteínas N de varios coronavirus, incluido el SARS-CoV-2, se escinden proteolíticamente . [11] [13] [14]
Expresión y localización
La proteína N es la más expresada en las células huésped de las cuatro proteínas estructurales principales . [2] Al igual que las otras proteínas estructurales, el gen que codifica la proteína N está ubicado hacia el extremo 3' del genoma . [3]
La proteína N se localiza principalmente en el citoplasma . [3] En muchos coronavirus, una población de proteína N está localizada en el nucléolo , [3] [4] [15] que se cree que está asociada con sus efectos en el ciclo celular . [4]
Función
Empaquetado del genoma y ensamblaje viral.
La proteína N se une al ARN para formar estructuras de ribonucleoproteína (RNP) para empaquetar el genoma en la cápside viral . [2] [3] Las partículas RNP formadas son aproximadamente esféricas y están organizadas en estructuras helicoidales flexibles dentro del virus. [2] [3] Se cree que la formación de RNP implica interacciones alostéricas entre el ARN y múltiples regiones de la proteína que se unen al ARN. [2] [9] La dimerización de N es importante para el ensamblaje de RNP. La encapsidación del genoma se produce mediante interacciones entre N y M. [2] [3] El N es esencial para el ensamblaje viral. [3] N también sirve como proteína chaperona para la formación de la estructura del ARN en el ARN genómico. [3] [9]
Síntesis de ARN genómico y subgenómico.
La síntesis de ARN genómico parece implicar la participación de la proteína N. N se colocaliza físicamente con la ARN polimerasa viral dependiente de ARN al principio del ciclo de replicación y forma interacciones con la proteína no estructural 3, un componente del complejo replicasa-transcriptasa . [3] Aunque N parece facilitar la replicación eficiente del ARN genómico, no es necesario para la transcripción del ARN en todos los coronavirus. [3] [17] En al menos un coronavirus, el virus de la gastroenteritis transmisible (TGEV), N participa en el cambio de plantilla en la producción de ARNm subgenómicos , un proceso que es una característica distintiva de los virus del orden Nidovirales . [3] [17] [18]
Efectos del ciclo celular
Los coronavirus manipulan el ciclo celular de la célula huésped a través de varios mecanismos. En varios coronavirus, incluido el SARS-CoV , se ha informado que la proteína N provoca la detención del ciclo celular en la fase S a través de interacciones con ciclina-CDK . [3] [4] En el SARS-CoV, una región de unión a la caja de ciclina en la proteína N puede servir como sustrato de fosforilación de ciclina-CDK . [3] El tráfico de N al nucleolo también puede desempeñar un papel en los efectos del ciclo celular. [4] En términos más generales, el N puede estar implicado en la reducción de la actividad de traducción de proteínas de la célula huésped . [3]
Las secuencias y estructuras de las proteínas N de diferentes coronavirus, particularmente los dominios C-terminales, parecen estar bien conservadas. [2] [7] [23] Las similitudes entre la estructura y topología de las proteínas N de los coronavirus y los arterivirus sugieren un origen evolutivo común y respalda la clasificación de estos dos grupos en el orden común Nidovirales . [2] [3]
El examen de las secuencias del SARS-CoV-2 recopiladas durante la pandemia de COVID-19 encontró que las mutaciones sin sentido eran más comunes en la región enlazadora central de la proteína, lo que sugiere que esta región relativamente no estructurada es más tolerante a las mutaciones que los dominios estructurados. [7] Un estudio separado de secuencias del SARS-CoV-2 identificó al menos un sitio en la proteína N bajo selección positiva . [24]
Las propiedades de la proteína N de estar bien conservada, no parecer recombinarse con frecuencia y producir una fuerte respuesta de células T han llevado a que se estudie como un objetivo potencial para las vacunas contra el coronavirus. [25] [26] [23] [27] La vacuna candidata UB-612 es una de esas vacunas experimentales que se dirige a la proteína N, junto con otras proteínas virales, para intentar inducir una inmunidad amplia. [28] [29]
Referencias
^ Solodovnikov, Alexey; Arkhipova, Valeria (29 de julio de 2021). "Достоверно красиво: как мы сделали 3D-modelь SARS-CoV-2" [Verdaderamente hermoso: cómo hicimos el modelo 3D del SARS-CoV-2] (en ruso). N+1. Archivado desde el original el 30 de julio de 2021 . Consultado el 30 de julio de 2021 .
^ abcdefghijklmnop Chang, Chung-ke; Hou, Ming-Hon; Chang, Chi-Fon; Hsiao, Chwan-Deng; Huang, Tai-huang (marzo de 2014). "La proteína de la nucleocápside del coronavirus del SARS: formas y funciones". Investigación antiviral . 103 : 39–50. doi :10.1016/j.antiviral.2013.12.009. PMC 7113676 . PMID 24418573.
^ abcdefghijklmnopqrstu McBride, Ruth; van Zyl, Marjorie; Fielding, Burtram (7 de agosto de 2014). "La nucleocápside del coronavirus es una proteína multifuncional". Virus . 6 (8): 2991–3018. doi : 10.3390/v6082991 . PMC 4147684 . PMID 25105276.
^ abcdeSu , Mingjun; Chen, Yaping; Qi, Shanshan; Shi, papá; Feng, Li; Sun, Dongbo (5 de noviembre de 2020). "Una mini revisión sobre la regulación del ciclo celular de la infección por coronavirus". Fronteras en la ciencia veterinaria . 7 : 586826. doi : 10.3389/fvets.2020.586826 . PMC 7674852 . PMID 33251267.
^ Li, Dandan; Li, Jinming (20 de abril de 2021). "Pruebas inmunológicas para la infección por SARS-CoV-2 desde la perspectiva del antígeno". Revista de Microbiología Clínica . 59 (5): e02160-20. doi :10.1128/JCM.02160-20. PMC 8091849 . PMID 33318065.
^ Harcourt, Jennifer; et al. (2020). "Coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo severo de un paciente con enfermedad por coronavirus, Estados Unidos". Enfermedades infecciosas emergentes . 26 (6): 1266-1273. doi :10.3201/eid2606.200516. PMC 7258473 . PMID 32160149.
^ abcdef Vosotros, Qiaozhen; Oeste, Alan MV; Silletti, Steve; Corbett, Kevin D. (septiembre de 2020). "Arquitectura y autoensamblaje de la proteína de la nucleocápside del SARS-CoV-2". Ciencia de las proteínas . 29 (9): 1890-1901. doi :10.1002/pro.3909. PMC 7405475 . PMID 32654247.
^ Shah, Vibhuti Kumar; Firmal, Priyanka; Alam, Aftab; Ganguly, Dipyaman; Chattopadhyay, Samit (7 de agosto de 2020). "Descripción general de la respuesta inmune durante la infección por SARS-CoV-2: lecciones del pasado". Fronteras en Inmunología . 11 : 1949. doi : 10.3389/fimmu.2020.01949 . PMC 7426442 . PMID 32849654.
^ abc Chang, Chung-ke; Mira, Shou-Chen; Wang, Yong-Sheng; Hou, Ming-Hon (abril de 2016). "Conocimientos recientes sobre el desarrollo de terapias contra las enfermedades por coronavirus dirigidas a la proteína N". Descubrimiento de fármacos hoy . 21 (4): 562–572. doi :10.1016/j.drudis.2015.11.015. PMC 7108309 . PMID 26691874.
^ ab Dinesh, Dhurvas Chandrasekaran; Chalupska, Dominika; Silhan, enero; Koutna, Eliska; Nencka, Radim; Veverka, Václav; Boura, Evzen (2 de diciembre de 2020). "Base estructural del reconocimiento de ARN por la fosfoproteína de la nucleocápside del SARS-CoV-2". Más patógenos . 16 (12): e1009100. doi : 10.1371/journal.ppat.1009100 . PMC 7735635 . PMID 33264373.
^ abc Fung, cantar; Liu, Ding Xiang (junio de 2018). "Modificaciones postraduccionales de las proteínas del coronavirus: roles y función". Virología del futuro . 13 (6): 405–430. doi :10.2217/fvl-2018-0008. PMC 7080180 . PMID 32201497.
^ Grunewald, Matthew E.; Fehr, Anthony R.; Atmer, Jeremías; Perlman, Stanley (abril de 2018). "La proteína de la nucleocápside del coronavirus está ribosilada con ADP". Virología . 517 : 62–68. doi :10.1016/j.virol.2017.11.020. PMC 5871557 . PMID 29199039.
^ Lutomski, Corinne A.; El-Baba, Tarick J.; Bolla, Jani R.; Robinson, Carol V. (23 de agosto de 2021). "Múltiples funciones de la proteína N del SARS-CoV-2 facilitadas por interacciones específicas de proteoformas con ARN, proteínas del huésped y anticuerpos convalecientes". JACS Au . 1 (8): 1147-1157. doi :10.1021/jacsau.1c00139. ISSN 2691-3704. PMC 8231660 . PMID 34462738.
^ Meyer, Bjoern; Chiaravalli, Jeanne; Gellenoncourt, Stacy; Brownridge, Felipe; Bryne, Dominic P.; Daly, Leonard A.; Grauslys, Arturas; Walter, Mario; Agou, Fabrice; Chakrabarti, Lisa A.; Craik, Charles S. (diciembre de 2021). "La caracterización de la proteólisis durante la infección por SARS-CoV-2 identifica sitios de escisión viral y dianas celulares con potencial terapéutico". Comunicaciones de la naturaleza . 12 (1): 5553. Código bibliográfico : 2021NatCo..12.5553M. doi :10.1038/s41467-021-25796-w. ISSN 2041-1723. PMC 8455558 . PMID 34548480.
^ Maestros, Paul S. (2006). "La biología molecular de los coronavirus". Avances en la investigación de virus . 66 : 193–292. doi :10.1016/S0065-3527(06)66005-3. ISBN9780120398690. PMC 7112330 . PMID 16877062.
^ Goodsell, David S.; Voigt, María; Zardecki, Christine; Burley, Stephen K. (6 de agosto de 2020). "Ilustración integradora para la divulgación del coronavirus". Más biología . 18 (8): e3000815. doi : 10.1371/journal.pbio.3000815 . PMC 7433897 . PMID 32760062.
^ ab Zúñiga, Sonia; Cruz, Jazmina LG; Solá, Isabel; Mateos-Gómez, Pedro A.; Palacio, Lorena; Enjuanes, Luis (15 de febrero de 2010). "La proteína de la nucleocápside del coronavirus facilita el cambio de plantilla y es necesaria para una transcripción eficiente". Revista de Virología . 84 (4): 2169–2175. doi :10.1128/JVI.02011-09. PMC 2812394 . PMID 19955314.
^ Sola, Isabel; Almazán, Fernando; Zúñiga, Sonia; Enjuanes, Luis (9 de noviembre de 2015). "Síntesis de ARN continua y discontinua en coronavirus". Revista Anual de Virología . 2 (1): 265–288. doi :10.1146/annurev-virology-100114-055218. PMC 6025776 . PMID 26958916.
^ Spiegel, Martín; Pichlmair, Andreas; Martínez-Sobrido, Luis; Cros, Jerónimo; García-Sastre, Adolfo; Haller, Otto; Weber, Friedemann (15 de febrero de 2005). "La inhibición de la inducción de interferón beta por el coronavirus del síndrome respiratorio agudo severo sugiere un modelo de dos pasos para la activación del factor regulador de interferón 3". Revista de Virología . 79 (4): 2079–2086. doi :10.1128/JVI.79.4.2079-2086.2005. PMC 546554 . PMID 15681410.
^ Kopecký-Bromberg, Sarah A.; Martínez-Sobrido, Luis; Frieman, Mateo; Baric, Ralph A.; Palese, Peter (15 de enero de 2007). "El marco de lectura abierto (ORF) 3b, ORF 6 y las proteínas de la nucleocápside del coronavirus del síndrome respiratorio agudo severo funcionan como antagonistas del interferón". Revista de Virología . 81 (2): 548–557. doi :10.1128/JVI.01782-06. PMC 1797484 . PMID 17108024.
^ Chang, Chi-Tú; Liu, Helene Minyi; Chang, Ming-Fu; Chang, Shin C. (16 de junio de 2020). "La proteína de la nucleocápside del coronavirus del síndrome respiratorio de Oriente Medio suprime la inducción de interferón tipo I y tipo III dirigiéndose a la señalización RIG-I". Revista de Virología . 94 (13): e00099-20. doi :10.1128/JVI.00099-20. PMC 7307178 . PMID 32295922.
^ Mu, Jingfang; Colmillo, Yaohui; Yang, Qi; Shu, Ting; Wang, An; Huang, Muhan; Jin, Liang; Deng, Fei; Qiu, Yang; Zhou, Xi (diciembre de 2020). "La proteína N del SARS-CoV-2 antagoniza la señalización del interferón tipo I al suprimir la fosforilación y la translocación nuclear de STAT1 y STAT2". Descubrimiento celular . 6 (1): 65. doi :10.1038/s41421-020-00208-3. PMC 7490572 . PMID 32953130.
^ ab Nikolaidis, Marios; Markoulatos, Panayotis; Van de Peer, Yves; Oliver, Stephen G; Amoutzias, Grigorios D (12 de octubre de 2021). Hepp, Crystal (ed.). "La vecindad del gen Spike es un punto de acceso para la recombinación intertípica modular homóloga y no homóloga en los genomas del coronavirus". Biología Molecular y Evolución . 39 : msab292. doi :10.1093/molbev/msab292. ISSN 0737-4038. PMC 8549283 . PMID 34638137.
^ Cagliani, Rachele; Forni, Diego; Clerici, Mario; Sironi, Manuela (junio de 2020). "Inferencia computacional de la selección que subyace a la evolución del nuevo coronavirus, síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2". Revista de Virología . 94 (12): e00411-20. doi :10.1128/JVI.00411-20. PMC 7307108 . PMID 32238584.
^ Grifoni, Alba; Weiskopf, Daniela; Ramírez, Sydney I.; Mateus, José; Dan, Jennifer M.; Moderbacher, Carolyn Rydyznski; Rawlings, Stephen A.; Sutherland, Aarón; Premkumar, Lakshmanane; Jadi, Ramesh S.; Marrama, Daniel (junio de 2020). "Objetivos de las respuestas de las células T al coronavirus SARS-CoV-2 en humanos con enfermedad COVID-19 e individuos no expuestos". Celúla . 181 (7): 1489–1501.e15. doi : 10.1016/j.cell.2020.05.015. PMC 7237901 . PMID 32473127.
^ Dutta, Noton K.; Mazumdar, Kaushiki; Gordy, James T. (16 de junio de 2020). Holandés, Rebecca Ellis (ed.). "La proteína nucleocápside del SARS-CoV-2: un objetivo para el desarrollo de vacunas". Revista de Virología . 94 (13). doi :10.1128/JVI.00647-20. ISSN 0022-538X. PMC 7307180 . PMID 32546606.
^ Hajnik RL, Plante JA, Liang Y, Alameh MG, Tang J, Bonam SR, Zhong C, Adam A, Scharton D, Rafael GH, Liu Y, Hazell NC, Sun J, Soong L, Shi PY, Wang T, Walker DH, Sun J, Weissman D, Weaver SC, Plante KS, Hu H (septiembre de 2022). "La vacunación con ARNm de doble pico y nucleocápside confiere protección contra las variantes Omicron y Delta del SARS-CoV-2 en modelos preclínicos". Medicina traslacional de la ciencia . 14 (662): eabq1945. doi : 10.1126/scitranslmed.abq1945. PMC 9926941 . PMID 36103514. S2CID 252283038.
^ Martínez-Flores D, Zepeda-Cervantes J, Cruz-Reséndiz A, Aguirre-Sampieri S, Sampieri A, Vaca L (2021). "Vacunas contra el SARS-CoV-2 basadas en la glicoproteína Spike y las implicaciones de nuevas variantes virales". Fronteras en Inmunología . 12 : 701501. doi : 10.3389/fimmu.2021.701501 . PMC 8311925 . PMID 34322129.
^ Wang CY, Hwang KP, Kuo HK, Peng WJ, Shen YH, Kuo BS, Huang JH, Liu H, Ho YH, Lin F, Ding S, Liu Z, Wu HT, Huang CT, Lee YJ, Liu MC, Yang YC, Lu PL, Tsai HC, Lee CH, Shi ZY, Liu CE, Liao CH, Chang FY, Chen HC, Wang FD, Hou KL, Cheng J, Wang MS, Yang YT, Chiu HC, Jiang MH, Shih HY, Shen HY, Chang PY, Lan YR, Chen CT, Lin YL, Liang JJ, Liao CC, Chou YC, Morris MK, Hanson CV, Guirakhoo F, Hellerstein M, Yu HJ, King CC, Kemp T, Heppner DG, Monath TP (mayo de 2022). "Una vacuna multitopo contra el SARS-CoV-2 proporciona inmunidad duradera de células B y T contra las variantes Delta y Omicron". Revista de investigación clínica . 132 (10). doi :10.1172/JCI157707. PMC 9106357 . PMID 35316221.