ORF1ab

ORF1ab (también ORF1a/b ) se refiere colectivamente a dos marcos de lectura abiertos (ORF), ORF1a y ORF1b , que se conservan en los genomas de los nidovirus , un grupo de virus que incluye a los coronavirus . Los genes expresan grandes poliproteínas que sufren proteólisis para formar varias proteínas no estructurales con diversas funciones en el ciclo de vida viral , incluidas proteasas y los componentes del complejo replicasa-transcriptasa (RTC). ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} En conjunto, los dos ORF a veces se denominan gen de la replicasa . ^{[ 4 ]} Están relacionados por un cambio de marco de lectura ribosómico programado que permite al ribosoma continuar la traducción más allá del codón de parada al final de ORF1a, en un marco de lectura -1 . Las poliproteínas resultantes se conocen como pp1a y pp1ab . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

ORF1a es el primer marco de lectura abierto en el extremo 5' del genoma. Junto con ORF1ab, ocupa aproximadamente dos tercios del genoma, mientras que el tercio restante en el extremo 3' codifica las proteínas estructurales y las proteínas accesorias . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} Se traduce a partir de un ARN con caperuza 5' mediante traducción dependiente de caperuza . ^{[ 1 ]} Los nidovirus poseen un sistema complejo de producción discontinua de ARN subgenómico para permitir la expresión de genes en sus genomas de ARN relativamente grandes (típicamente de 27 a 32 kb para los coronavirus ^{[ 1 ]} ), pero ORF1ab se traduce directamente del ARN genómico. ^{[ 5 ]} Se han observado secuencias de ORF1ab en ARN subgenómicos no canónicos, aunque su significado funcional no está claro. ^{[ 5 ]}

Un cambio de marco de lectura ribosómico programado permite que la lectura a través del codón de parada que termina ORF1a continúe en un marco de lectura -1 , produciendo la poliproteína más larga pp1ab. El cambio de marco de lectura ocurre en una secuencia resbaladiza que es seguida por una estructura secundaria de ARN de pseudonudo . ^{[ 1 ]} Esto se ha medido entre 20-50% de eficiencia para el coronavirus murino , ^{[ 6 ]} o 45-70% en SARS-CoV-2 ^{[ 7 ]} dando como resultado una estequiometría de aproximadamente 1,5 a 2 veces más proteína pp1a que pp1ab expresada. ^{[ 2 ]}

Las poliproteínas pp1a y pp1ab contienen entre 13 y 17 proteínas no estructurales . ^{[ 3 ]} Estas sufren autoproteólisis para liberar las proteínas no estructurales debido a la acción de dominios internos de proteasa de cisteína . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

En los coronavirus, hay un total de 16 proteínas no estructurales; la proteína pp1a contiene las proteínas no estructurales nsp1-11 y la proteína pp1ab contiene nsp1-10 y nsp12-16. El procesamiento proteolítico es realizado por dos proteasas: el dominio de la proteína similar a la papaína ubicado en la proteína multidominio nsp3 escinde hasta nsp4, y la proteasa 3CL (también conocida como la proteasa principal, nsp5) realiza las escisiones restantes de nsp5 a través del extremo C de la poliproteína . ^{[ 1 ] [ 2 ]} Las proteínas nsp12-16, los componentes del extremo C de la poliproteína pp1ab, contienen las actividades enzimáticas centrales necesarias para la replicación viral . ^{[ 1 ]} Después del procesamiento proteolítico, varias de las proteínas no estructurales se ensamblan en un gran complejo proteico conocido como complejo replicasa-transcriptasa (RTC) que realiza la replicación y transcripción del genoma . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

La estructura y organización del genoma, incluyendo ORF1a, ORF1b y el cambio de marco que los separa, se conserva entre los nidovirus. Se han descrito algunas estructuras de nidovirus "no canónicas", principalmente con fusiones génicas . ^{[ 4 ]} El nidovirus más grande conocido, el nidovirus de células secretoras de planarias (PSCNV), con un genoma de 41 kb, tiene una estructura genómica no canónica en la que ORF1a, ORF1b y ORF posteriores que contienen proteínas estructurales se fusionan y expresan como un único ORF grande que codifica una poliproteína de más de 13 000 aminoácidos . ^{[ 4 ] [ 12 ]} En estos genomas no canónicos, otras ubicaciones de cambio de marco o la lectura continua del codón de parada pueden usarse para regular la estequiometría de las proteínas virales. ^{[ 4 ]}

Los nidovirus varían ampliamente en tamaño de genoma, desde arterivirus con genomas típicamente de 12-15 kb hasta coronavirus de 27-32 kb. Su historia evolutiva ha sido de interés para la investigación en la comprensión de la replicación de genomas de ARN muy grandes a pesar del mecanismo de replicación de fidelidad relativamente baja de la ARN polimerasa dependiente de ARN viral (RdRp). ^{[ 4 ]} Los genomas de nidovirus más grandes (por encima de aproximadamente 20 kb ^{[ 3 ]} ) codifican una exorribonucleasa de corrección de pruebas ( nsp14 en coronavirus) que se cree que es necesaria para la fidelidad de la replicación. ^{[ 9 ] [ 1 ]}

Entre los coronavirus , ORF1ab está más conservado que los ORF 3' que codifican proteínas estructurales . ^{[ 11 ]} A lo largo de la pandemia de COVID-19 , el genoma de los virus SARS-CoV-2 se ha secuenciado muchas veces, lo que ha dado lugar a la identificación de miles de variantes distintas . En un análisis de la Organización Mundial de la Salud de julio de 2020, ORF1ab fue el gen mutado con mayor frecuencia , seguido del gen S que codifica la proteína de la espícula . La proteína mutada con mayor frecuencia dentro de ORF1ab fue la proteasa similar a la papaína (nsp3), y la mutación de sentido erróneo observada con mayor frecuencia fue en la ARN polimerasa dependiente de ARN . ^{[ 13 ]} Algunas pruebas de PCR que detectan COVID-19 analizan la muestra para el gen ORF1ab, entre otros. ^{[ 14 ]}