RaTG13: Quanto è Pericoloso un Parente Stretto di SARS-CoV-2?

Bat-CoV/RaTG13 (o precedentemente Ra4991) è un betacoronavirus simile alla SARS che infetta i pipistrelli del genere Rhinolophus affinis. È stato scoperto nel 2013 negli escrementi di pipistrelli di una vecchia miniera abbandonata nella contea di Mojiang, nello Yunnan, in Cina. RaTG13, che è stato oggetto di ricerca avviata dopo lo scoppio della pandemia COVID-19, è stato dichiarato il parente più stretto di SARS-CoV-2 con una somiglianza nucleotidica del 96,1% nel febbraio 2020. RaTG13 ha perso questo titolo quando Banal 52, scoperto in Laos/Feuang nel 2022, ha mostrato una somiglianza nucleotidica del 96,8%.

La Storia della Scoperta

Nella primavera del 2012, tre minatori nella contea di Mojiang hanno sviluppato una polmonite mortale. Quando la polmonite non ha risposto ai farmaci, i campioni prelevati dai pazienti sono stati inviati all'Istituto di virologia di Wuhan, temendo che si trattasse di una nuova malattia. Sui campioni sono stati eseguiti i test Ebola, Nipah e SARSr-Cov Rp3, quando si è verificata l'epidemia di COVID-19, sui campioni è stato eseguito anche il test SARS-CoV-2 e sono stati ottenuti risultati negativi.

Negli studi del 2012 e del 2015 per indagare sul possibile patogeno della malattia, sono stati prelevati campioni da pipistrelli, roditori e ratti che vivono nella miniera e nelle sue vicinanze. Sono stati isolati 284 alfacoronavirus e 9 betacoronavirus. Un ceppo del virus isolato dal personale è stato trovato nelle feci dei pipistrelli Rhinolophus affinis ed è stato inizialmente chiamato Bat-CoV/Ra4991. Dopo la pandemia di COVID-19, il nome del virus è stato modificato per essere codificato con le iniziali latine (Rhinolophus affinis), alcune lettere del luogo in cui è stato scoperto (Tongguan) e l'anno in cui è stato scoperto (2013): Bat-CoV /RaTG13.

Struttura e Virologia

RaTG13 è un virus a RNA a singolo filamento di polarità positiva. Ha una membrana virale a doppio strato lipidico a cui sono fissate le proteine ​​strutturali. Il genoma lungo circa 29.800 nucleotidi codifica per una proteina replicasi, 4 proteine ​​strutturali e 5 proteine ​​accessorie virali. Come tutti i coronavirus, ha 3 tipi di proteine: proteine strutturali, non strutturali e accessorie.

Struttura delle Proteine ​Strutturali

RaTG13; Contiene quattro diverse proteine: membrana, spike, nucleocapside e involucro:

• Le proteine ​​di membrana codificate dal gene ORF5 sono essenziali per la replicazione virale e conferiscono al virus la sua forma rotonda. È la proteina più abbondante nel genoma ed è lunga circa 230 aminoacidi.
• Le proteine dell'involucro codificate dal gene ORF4 sono incorporate nello strato lipidico e svolgono un ruolo in eventi come la circolazione del materiale intravirale, la formazione di vironi, il germogliamento e sono lunghe 110 aminoacidi.
• Le proteine ​​nucleocapside codificate dal gene ORF9 (o ORF9a) subiscono la massima espressione genica e si legano all'RNA per formare strutture ribonucleoproteiche con una lunghezza media di 220 aminoacidi.
• Le proteine ​​​​spike codificate dal gene ORF2 si legano ai recettori ACE2, interagendo tra il virus e la cellula ospite e formando l'infezione.

Meccanismo di Infezione

Anche se si presume che i coronavirus simili alla SARS utilizzino l'ACE (enzima di conversione dell'angiotensina) 2, alcuni studi indicano che l'ACE2 per RaTG13 potrebbe non essere funzionale per l'infezione. Fatta eccezione per i pipistrelli, non c'è nessun'altra creatura che RaTG13 sia abbastanza sensibile da causare un'infezione efficace. È meno sensibile agli enzimi ACE2 presenti nelle cellule umane, chiamati hACE2, rispetto a SARS-CoV-2, ma può infettare le cellule umane in casi estremi.

Le proteine ​​​​della Spike svolgono un ruolo di primo piano per un'infezione efficace nei coronavirus. Ce ne sono 74 in un coronavirus medio e le estensioni del trimero fanno sembrare il virus una corona. Questa proteina consiste di due regioni, S1 e S2, che sono state ben conservate nel processo evolutivo. La regione S1 interagisce con i recettori sulla superficie della cellula ospite durante le prime fasi dell'infezione virale. Questa regione è considerata il sito di legame del recettore (RBD). La regione S2 è responsabile della fusione della membrana tra l'involucro virale e la cellula ospite e consente al genoma virale di entrare nella cellula.

Genetico

Il genoma di RaTG13, contenente circa 29.800 nucleotidi, ha una regione non tradotta chiamata 5'UTR nella regione 5' e una regione non tradotta chiamata 3'UTR nella regione 3'.

Il 5'UTR è responsabile della replicazione virale, della trascrizione e della circolazione intravirale. Ha una struttura secondaria dell'RNA evolutivamente conservata ei primi 150-200 nucleotidi sono altamente strutturati e hanno tre anse staminali conservate (SL1, SL2, SL4). Si stima che il genoma SARS-CoV-2 e RaTG13 sia costituito da 4 anse con uno stelo SL3 aggiuntivo SL1, SL2, SL3 e SL4. È presente anche una struttura più grande, SL5, contenente ORF che esprimono la proteina pp1a.

Il 3'UTR è anche responsabile di importanti attività virologiche come la replicazione virale. Il 3'UTR dei coronavirus simili alla SARS ha una media di 300-500 nucleotidi e ha una struttura secondaria dell'RNA ben conservata.

Geni dell'ORF

ORF1ab (o ORF1a/b) è comune a tutti i coronavirus ed esprime due distinti ORF (ORF1a e ORF1b) nei genomi dei virus simili alla SARS. ORF1ab, noto come gene della replicasi, codifica per le poliproteine ​​non strutturali pp1a e pp1b. Altri geni ORF possono essere elencati come segue:

• ORF3a è un gene trovato nei coronavirus simili alla SARS. Sebbene incerto, si pensa che codifichi una proteina long helper di 275 aminoacidi coinvolta nella formazione della viroporina.
• ORF3b si trova anche solo nei virus simili alla SARS e codifica per una breve proteina non strutturale.
• Anche ORF3c è stato scoperto per la prima volta con SARS-CoV-2. Ma in seguito è stato scoperto anche in RaTG13 e altri SARSr-CoV. Codifica una proteina non strutturale lunga 41 aminoacidi di funzione sconosciuta.
• ORF3d, d'altra parte, è un gene che si trova solo nei coronavirus associati a SARS-CoV-2 e RaTG13 piuttosto che in tutti i coronavirus simili alla SARS.È lungo 57 codoni e codifica una proteina non strutturale lunga 57 amminoacidi di funzione sconosciuta .
• ORF6 codifica una proteina helper con una lunghezza media di 60 aminoacidi nei virus associati alla SARS, che varia da virus a virus.
• ORF7a codifica per le proteine transmembrana che si pensa siano immunomodulazione e antagonismo dell'interferone, sebbene la sua funzione in RaTG13 e SARS-CoV-2 sia incerta. Anche ORF7b, che si sovrappone a ORF7a, è un gene che codifica per una proteina helper di funzione sconosciuta.
• ORF8, che è simile a ORF7a nella struttura, codifica per la proteina helper virale denominata NS8. Questa proteina è una proteina con un dominio immunoglobulinico la cui funzione e meccanismo sono sconosciuti, che interagisce con il sistema di difesa della cellula ospite in SARS-CoV-2 e RaTG13.
• ORF9b, precedentemente noto come ORF13, è il gene che codifica per una proteina virale regolatrice e accessoria con una lunghezza media di 90-100 aminoacidi nei coronavirus simili alla SARS.
• ORF9b è un gene che si sovrappone alla proteina ORF9 che codifica per la proteina Nucleocapsid.
• ORF9c (precedentemente ORF14) è un gene con una lunghezza media del codone di 70-73 in SARS-CoV-2 e RaTG13. I dati bioinformatici indicano che ORF9c potrebbe non essere un gene che codifica una proteina funzionale.
• ORF10 è un gene lungo 38 codoni e codifica per una proteina accessoria evolutivamente non conservata. Come con ORF9c, i dati bioinformatici indicano che ORF10 potrebbe non essere un gene che codifica per una proteina virale regolatrice.

Confronto del Genoma

Il rapporto di somiglianza genetica tra RaTG13 e SARS-CoV-2 è mostrato nella tabella sottostante.

Evoluzione, Tassonomia e Filogenetica

In termini tassonomici, RaTG13 appartiene alla classe dei Sarbecovirus, che fa parte della sottofamiglia dei Betacoronavirus della famiglia dei Coronavirus, scientificamente chiamata Orthocoronavirinae. Appartiene al clade dei virus associati a SARS-CoV-2 all'interno di Sarbecovirus.

L'evoluzione del RaTG13

Non esiste una relazione ancestrale-discendente tra SARS-CoV-2 e RaTG13 (cioè uno non si è evoluto direttamente dall'altro). L'evoluzione di entrambi i virus non è ancora chiara; tuttavia, una caratteristica distintiva dei coronavirus simili alla SARS è la tendenza alla ricombinazione genetica con altri coronavirus nell'organismo ospite che infettano. L'evoluzione dei SARSr-CoV, che si è discostata e si è evoluta molto presto dal resto dei betacoronavirus, è unica. Mentre questi passi evolutivi sono prevedibili, non sono chiari per RaTG13 e SARS-CoV-2. Sono in fase di studio questioni come quando si è evoluto l'antenato comune dei due virus e l'ospite intermedio di SARS-CoV-2. Un metodo di misurazione prevede che la divergenza dei due virus dal loro antenato comune possa variare da 18 a 71,4 anni. Secondo questa previsione, è prevista anche l'esistenza di altri SARSr-CoV che sono più simili a RaTG13 che a SARS-CoV-2 e che si sono discostati dall'antenato comune in un periodo precedente.