Уурагт боолттой муу мэдээ буюу Коронавирусийн геномоор аялах нь

New York Times -сонины вэб сайтанд 2020 оны 4 дүгээр сарын 3 -нд нийтлэгдсэн Jonathan Corum, Carl Zimmer нарын “Уурагт боолттой муу мэдээ буюу Коронавирусийн геномоор аялах нь” /Bad News Wrapped in Protein: Inside the Coronavirus Genome/ нийтлэлийг орчуулан хүргэж байна.

Нийтлэлийн эх сурвалж: https://www.nytimes.com/interactive/2020/04/03/science/coronavirus-genome-bad-news-wrapped-in-protein.html

---

---

Вирус гэдгийг маш энгийнээр хэлбэл “ердөө уурганд боолттой муу мэдээ юм” хэмээн Британийн биологич Jean ба Peter Medawar нар 1977 онд бичжээ. 

Үүнээс улбаалан ярихад 2020 оны 1 дүгээр сард эрдэмтэд маш муу мэдээний нэгэн хэсгийг тайлж уншсан нь Covid-19* өвчнийг үүсгэгч SARS-CoV-2** буюу Шинэ коронавирусийн геном байлаа. Тус геномын кодыг Covid-19 өвчин анх гарч эхэлсэн БНХАУ -н Ухань хотын далайн хүнсний захад ажилладаг байсан 41 настай эрэгтэй өвчтөнөөс ялгасан вирусийн сорьцноос тайлж уншсан аж.

Дэлхийн олон орны эрдэмтэн судлаачид яг одоогоор даян дэлхийг хамраад буй Covid-19 өвчний цар тахалтай тэмцэхэд нэн шаардлагатай эм, вакцин болон эмчилгээний бусад аргыг бүтээн бий болгох үүднээс уг вирусийн бүтэц, шинж чанарыг түрүүлж ойлгох уралдаанд гараад байгаа юм.

РНХ /Рибонуклейн хүчлийн/ -н утаслаг

Вирус нь өсч үржин тархахын тулд юун түрүүнд амьд эсэд халдварлан орж түүнийг хакердан өөрчлөх ёстой болдог. Коронавирусийн тухайд хэлэхэд халдварлахад тохиромжтой эсээ олмогц өөрийн бүтэн геномын мэдээллийн кодыг агуулсан утаслаг РНХ хэмээх молекулаа тухайн эсэд тариураар шахаж байгаа мэт шахан оруулдаг.

Шинэ коронавирусийн геном буюу вирусийн бүхий л амьдралын мөчлөгийн зааврыг багтаасан удмын мэдээлэл нь 30,000 орчим “үсэгтэй” байдаг бол хүний геном 3 тэрбумаас илүү олон үсэгтэй байдаг. Эрдэмтэд одоогоор коронавирусийн геномоос 29 уургийг кодолдог генүүдийг тодорхойлоод байгаа ба тэдгээр уургууд нь уг вирусийг хувилан олшруулахаас эхлээд эзэн амьтны дархлаа тогтолцоог дарангуйлан зогсоох хүртэл олон тооны өөр өөр үүргүүд гүйцэтгэдэг нь мэдэгдээд байна.

РНХ үсгүүдийн эхэн хэсгийн дараалал нь доорх байдалтай байна:

Коронавирусын a, c, g,  u “үсгүүдээс” тогтсон РНХ -н эхэн хэсгийн яг энэ дараалал бүхий код нь уг вирусын РНХ -г эзэн эсийн РНХ -г уншин уураг үүсгэгч эрхтэнцэрүүдийг олж холбогдоход тусалдаг бөгөөд ийнхүү олж холбогдож “хакердсанаар” эзний уураг үйлдвэрлэгч эрхтэнцэрүүд вирусийн РНХ -н кодыг уншин түүний уургуудийг үүсгэж эхэлдэг. 

Коронавирусийн бүтэн геном ба түүгээр кодлогддог уургуудыг доор үзүүлэв.

Уургуудан гинж - ORF1ab /Open Reading Frame 1ab - Нээлттэй Уншигдах Хэсэг 1ab/

Коронавирусээр халдварлагдсан эсийн дотор хамгийн түрүүнд үүсэх вирусын уураг бол 16 уургаас тогтсон уурган гинж байдаг. Тэдний 2 уураг нь яг л хайч мэт ажиллаж бусад уургуудаа дундуур нь таслан чөлөөлснөөр цааш ажиллах боломжийг нь гаргаж өгдөг.

Коронавирусийн өөр омгууд дээр хийгдсэн судалгаанууд SARS-CoV-2 -н зарим уургийн үүргүүдийн талаар олон чухал мэдээллийг эрдэмтдэд өгсөн боловч зарим уургийнх нь үүрэг тодорхой болоогүй нууцлаг хэвээр байгаа юм.

Эсийг саажуулагч - NSP1

Энэ уураг нь эзэн эсийн өөрийн уургуудаа үйлдвэрлэх үйл явцыг нь удаашруулдаг. Эсийн уургуудийн нийлэгжлийг ийнхүү саатуулснаар эсийн уураг бүтээх эрхтэнцэрүүдэд вирусийн илүү олон уураг угсрагдах боломжийг гаргах ба вирусийн үржлийг зогсоох “хамгаалалтын уургууд” угсрагдахаас мөн сэргийлдэг байна. 

NSP1 уургийн генийн код: 

Нууцлаг уураг - NSP2

Коронавирусийн NSP2 уургийн гүйцэтгэх үүргийг эрдэмтэд одоохондоо тодорхой хэлж мэдэхгүй байгаа бөгөөд уг уурагтай холбогддог бусад уургуудийг судалснаар түүний үүргийг тодорхойлж болох юм. Тэдгээр бусад уургуудийн 2 нь олон төрлийн молекулаар дүүрсэн эндосом хэмээх эсийн доторх цэврүүг эс дотор шилжин хөдлөхөд оролцдог нь NSP2 уураг вирусийн бүтцийн хэсгүүд эсийн дотор зөөвөрлөгдөн угсрагдахад оролцдог байж болох талтайг харуулдаг.

NSP2 уургийн генийн код:

“Шошго” арилгах ба тайрах - NSP3

NSP3 бол хоёр чухал ажил хийдэг том хэмжээт уураг юм. Түүний хийдэг нэг ажил нь вирусийн хоорондоо холбогдсон өөр өөр уургуудийг тасалж тэдгээрийг өөр өөрийн үүргийг нь гүйцэтгүүлэхээр чөлөөлж өгдөг бол нөгөө нь халдварласан эсийнхээ олон уургийн шинж чанарыг өөрчлөх ажил байдаг. 

Хэвийн үед эрүүл эсүүд өөрийн хуучирсан уургуудыг устгуулахаар “шошголж” байдаг бол коронавирус халдварласнаар уг шошгуудыг нь арилгаж эсийн доторх уургуудын тэнцвэрийг нь алдагдуулснаар эсийн вирусын эсрэг тэмцэх чадварыг нь сулруулдаг юм.

NSP3 уургийн генийн код:

Цэврүү үүсгэгч - NSP4

NSP4 уураг нь бусад уургуудтай хамтран халдварлагдсан эсийн дотор шингэнээр дүүрсэн цэврүүнүүд үүсэхэд оролцох ба тэдгээр цэврүүнүүдэд шинээр хувилагдан үүсч буй вирусуудын бүтцүүд угсрагдана.

NSP4 уургийн генийн код:

Уурган хайч - NSP5

Энэ уураг бусад NSP уургуудын холбоосон дундуур хамгийн олон тайралтуудыг хийх бөгөөд ингэснээр тэдгээр уургуудийг чөлөөлөгдөн ажиллах боломжийг олгоно.

NSP5 уургийн генийн код:

Цэврүүний үйлдвэр - NSP6

NSP3, NSP4 уургуудтай хамтран ажиллаж эсийн дотор шинэ вирусууд угсрах цэврүүнүүдийг бүтээнэ.

Туслах хувилагчууд - NSP7 ба NSP8

Энэ хоёр уураг нь NSP12 уургийг вирусын РНХ геномыг хувилж шинээр үүссэн вирусийн дотор эвхэгдэн ороход нь тусалдаг. 

Эсийн зүрхэн дотор - NSP9

NSP9 хэмээх энэхүү уураг эзэн эсийн өөрийн геномыг буюу удмын мэдээллийг нь хадгалж байдаг бөөм хэмээх эрхтэнцэрийн бичил сувгуудаар дотогш нэвтрэн орж бөөм рүү орж гарч буй молекулуудын хөдөлгөөнд нөлөөлдөг байж болох талтай хэмээн үзэж байгаа боловч яг ямар зорилготой ингэдэг болох нь одоогоор бүрэн тодорхой болоогүй байна.

NSP9 уургийн генийн код:

Генетикийн өнгөлөн далдлагч - NSP10

Хүний эсүүд өөртөө вирусийн РНХ -г олж устгах чадвартай “вирусын эсрэг” уургуудыг агуулж байдаг. NSP10 хэмээх вирусийн энэ уураг нь NSP16 уурагтай харилцан үйлчлэлцэж өөрийхн РНХ -г өнгөлөн далдалж хамгаалснаар шинэ вирусууд хувилахад шаардлагатай удмын мэдээллийг эсийн доторх довтолгооноос хамгаалж үлдэнэ.

NSP10 уургийн генийн код:

Хувилах машин - NSP12

Энэ уураг нь вирусийн РНХ -с тогтсон геном дахь генетикийн үсгүүдийг шинэ вирусийн геномууд болгон хувилна. Судлаачид вирусийн эсрэг бэлдмэл болох remdesivir нь бусад коронавирусуудын NSP12 уургийг идэвхгүйжүүлж буйг нээсэн бөгөөд ингэснээр уг эмийг Covid-19 өвчнийг эмчилж чадах эсэхийг нь шалгах эмнэлзүйн туршилтуудыг эхлүүлээд байгаа билээ.

Халдварласан эс NSP12 -г бүтээхийн тулд вирусийн РНХ -н доорх дараалал бүхий кодыг уншиж эхлэнэ:

Түүний дараа хэдэн дарааллыг алгасан “өнгөрөөгөөд” үргэлжлүүлэн уншина:

Өөр нэг уураг болох NSP11 -н генетикийн дараалал нь РНХ -н утаслагт NSP12 -н дээрх дараалалтай давхцах ба NSP11 хэмээх энэ бяцхан уургийн үүрэг нь бүрэн тодорхой болоогүй байна.

РНХ -н орооцолдоог гаргач - NSP13

Хэвийн үед вирусийн РНХ -нь орооцолдож мушгирсан байдаг. Вирус эсийн дотор үржих үед NSP13 уураг тэрхүү мушгиа, эрчлээсүүдийг нь задалж бусад уургуудад РНХ -н дарааллыг уншиж ажиллах боломжийг олгодог гэж эрдэмтэд үзэж байна.

NSP13 уургийн генийн код:

Алдаа шалгагч - NSP14

NSP12 уураг коронавирусийн геномыг буюу удмын мэдээллийг хувилах явцад зарим нэг үсгийг буруу бичиж алддаг ба NSP14 уураг тэдгээр алдаатай хэсгүүдийг тасалж зөв үсгүүдийг оруулан залгадаг.

NSP14 уургийн генийн код:

Үлдэгдлийг цэвэрлэгч - NSP15

Эрдэмтэд уг уургийг вирусийн РНХ -н илүүдэл үлдэгдлийг устган цэвэрлэснээр вирусийн эсрэг эсийн хамгаалах механизмуудад сэжиг авуулахгүй байхад оролцдог хэмээн үзэж байна.

NSP15 уургийн генийн код:

Илүү гүн өнгөлөн далдлагч - NSP16

NSP16 уураг нь NSP10 уурагтай хамтран ажиллаж вирусийн генүүдийг эсийн доторх  вирусийн РНХ устгагч уургуудаас нуухад оролцдог хэмээн үзэж байна.

NSP16 уургийн генийн код:

Сэртэнгийн уураг - S

Сэртэнгийн уураг нь коронавирусийн гадна бүрхүүлийг үүсгэж доторх РНХ геномыг нь хамгаалдаг бүтцийн үндсэн дөрвөн уураг болох S, E, M, N уургуудын нэг юм. Бүтцийн уургууд нь мөн шинээр хувилагдсан вирусуудын бүтцүүдийг эвлэн цогцорч бие бүрэлдсэн вирус болон эсээс ялгаран гарахад нь тусалдаг.

S уураг нь гурав гурваараа нэгдэн нийлж вирусийн гадаргуу дээрх нарны цацраг мэт сэртэнгүүдийг үүсгэнэ. Гадаргуугаас нь титэм мэт салбарлан гарсан эдгээр сэртэнгийн уурган ургацагуудаас нь үүдэн коронавирусуудыг “корона” буюу титэмт вирусууд хэмээн нэрлэх болсон юм. 

Вирусийн сэртэн нь тодорхой нэг хэсгээрээ хүний амьсгалын замын тодорхой төрлийн эсүүд дээр байх ACE2 /Angiotensin Converting Enzyme 2 - Ангиотензин Хувиргагч Энзим 2/ (зураг дээр шар өнгөөр үзүүлэв) хэмээх уурагтай холбогдсоноор тухайн эсийн дотор нэвтрэн орно.

SARS-CoV-2 буюу Шинэ коронавирусийн сэртэнгийн уургийг кодлогч ген нь ccucggcgggca гэсэн 12 үсгээс бүрдсэн шинэ хувьсал буюу мутацитай ба уг мутаци нь тус уургийг химийн бүтцийн хувьд хүний эстэй маш бат бөх холбогддог болгодог төдийгүй уг вирусийг сарьсан багваахайн биеэс гарч хүний биед өвчин үүсгэгч чадвартай болгоход нөлөөлсөн хувьслын маш чухал үйл явц болсон гэж судлаачид үзэж байна.

Дэлхий даяар ажиллаж буй олон тооны судалгааны багууд сэртэнгийн уургийн хүний эстэй холбогдох үлй явцыг саатуулах зорилго бүхий вакцин бүтээхээр шаргуу ажиллцагааж байна.

S уургийн генийн код:

Орголтын мастер - ORF3a /Open Reading Frame 3a - Нээлттэй Уншигдах Хэсэг 3a/

SARS-CoV-2 -н геном “нэмэлт уургууд” хэмээх уургуудын кодыг агуулах ба тэдгээр уураг нь эсийн дотоод орчны шинж чанарыг вирусийн үржилд таатай болгон өөрчилдөг.

ORF3a уураг нь халдварласан эсийн мембранан бүрхүүлийг цоолон нүхэлснээр шинэ вирусуудыг эсээс чөлөөлөгдөн гарахад хялбар болгодог. Энэ уураг нь мөн Covid-19 өвчний хамгийн аюултай шинжүүдийн нэг болох үрэвслийн хариу урвалыг өдөөдөг юм.

ORF3a уургийн генийн код:

ORF3b хэмээх уургийн генийн зарим хэсэг нь РНХ дээр ORF3a уургийн гентэй давхцдаг боловч эрдэмтэд SARS-CoV-2 вирус уг генийг ашиглан уураг гаргасан уургийг хараахан бүрэн тодорхойлоогүй байна.

Бүрхүүлийн уураг - E

Бүрхүүлийн уураг нь вирусийн тосон бүрхүүлийг үүсгэхэд туслалцдаг бүтцийн уураг юм. Мөн вирус судлаачид энэ уургийг вирус эсийн дотор орсны дараа гүйцэтгэдэг өөр тодорхой үүргүүдтэй байж магадгүй гэж үздэг. Тэд мөн уг уураг нь бидний эсийн дотор байдаг генийг маань асааж унтраадаг уурагтай холбогддог болохыг илрүүлжээ. Түүнчлэн E уургийг устгахад вирусийн халдварын шинж чанар өөрчлөгддөг байна.

E уургийн генийн код:

Мембраны уураг - M

М уураг бол вирусийн гадна бүрхүүлийг үүсгэдэг бүтцийн өөр нэгэн уураг юм.

M уургийн генийн код:

 

Дохиолол гацаагч - ORF6

Энэхүү нэмэлт уургууд нь халдварлагдсан эсийн дархлааны эсүүдэд илгээх дохиоллын уургуудтай холбогдож гацааснаар халддварлагдсан эзэн эсээ дархлааны эсүүдийг дуудаж өөрсдийгөө устгуулах процессийг хориглодог. Мөн эзэн эсийн өөрийн вирусийн эсрэг уургуудын үйл ажиллагааг зогсооно. Томуу болон халдварт саа өвчний вирусууд мөн ийм уургуудыг ашиглан эзэн эсийнхээ хамгаалалтыг доголдуулдаг.

ORF6 уургийн генийн код:

Вирусыг чөлөөлөгч - ORF7a

Шинээр хувилагдан эвлэсэн вирусууд эзэн эсээс чөлөөлөгдөн гарахыг оролдох үед эсийн тетерин хэмээх уургууд вирусийг баглан хүлдэг. Зарим судлаач коронавирусийн ORF7a уураг эсийн тетерин уургийн үүсэлтийг тасалдуулснаар вирусуудыг эсээс чөлөөлөгдөхөд нь тусалдаг хэмээн үздэг. Мөн эдгээр уургууд нь Covid-19 өвчнйи үеийн уушигны гэмтлийн нэгэн шалтгаан болсон эсүүдийн өөрийгөө устгах механизмыг идэвхижүүлдэг байна.

ORF7a уургийн генийн код:

ORF7b уургийн ген нь мөн дээрхи уургийн генийг агуулсан РНХ -н хэсэгтэй давхцдаг боловч эрдэмтэд энэ уургийн гүйцэтгэх үүргийн талаар тодорхой зүйл мэдэж чадаагүй байна.

Нууцлаг уураг - ORF8

SARS-CoV-2 вирус дэх энэхүү нэмэлт уургийн генийн код нь бусад төрлийн коронавирусуудынхээс эрс өөр байдаг ба энэхүү уургийн үүргийн талаар судлаач хоорондоо маргаантай байдаг юм.

ORF8 уургийн генийн код:

Бөөмийн хамгаалагч буюу Нуклеокапсидийн уураг - N

N уураг нь вирусийн удмын код мэдээллийг агуулагч РНХ -г хамгаалан, вирусийн дотор задарч усталгүй тогтвортой байлгахад тусалдаг. Ингэхдээ РНХ -н маш урт мушгиа молекулд олон тооны N уураг холбогдон түүнийг эрчлэн эвхдэг:

N уургийн генийн код:

РНХ дэхь N уургийн ген кодлогддог хэсэг дээр нэмэлт уургууд болох ORF9b ба ORF9c нарын ген мөн давхцдаг бөгөөд ORF9b вирусын эсрэг дархлааны гол молекул болох интерфероныг саармагжуулдаг бол ORF9c уургийн үүрэг одоохондоо тодорхой болоогүй байна.

Нууцлаг уураг - ORF10

SARS-CoV-2 Шинэ коронавирусийн ойрын төрлийн вирусуудад энэ уураг огт байдаггүй нь түүний бүтэц болон үүргийг нэн тодорхойгүй болгодог юм.

ORF10 уургийн генийн код:

Утаслагын төгсгөл

Коронавирусийн геномын төгсгөл нь эсийн уураг-үйлдвэрлэгч эрхтэнийг зогсоодог РНХ -н тасархай дарааллуудаас тогтох ба төгсгөлдөө aaaaaaaaaaaaa гэсэн давтагдсан дараалал кодыг агуулж уургийн үүсэлтийг зогсоодог.

Уургийн нийлэгжлийг зогсоох РНХ -н төгсгөлийн кодууд

Жич: ДНХ (Дезоксирибонуклейн хүчил) -г бүтээгч үсгүүд нь A (аденин), C (цитозин), G (гуанин), T (тимин) гэсэн молекулууд байдаг бол коронавирус гэх мэт зарим вирусуудын геномыг бүтээдэг РНХ (Рибонуклейн хүчил) -н молекулд Т (тимин) нь U (урацил) -р солигдсон байдаг.

Эх үүсвэр: Fan Wu et al., Nature; National Center for Biotechnology Information; Dr. David Gordon, University of California, San Francisco; Dr. Matthew B. Frieman and Dr. Stuart Weston, University of Maryland School of Medicine; Dr. Pleuni Pennings, San Francisco State University; David Haussler and Jason Fernandes, U.C. Santa Cruz Genomics Institute; Journal of Virology; Annual Review of Virology.

Компьютер загваруудын эх үүсвэр: Coronavirus by Maria Voigt, RCSB Protein Data Bank headquartered at Rutgers University-New Brunswick; Ribosome from Heena Khatter et al., Nature; Proteins from Yang Zhang’s Research Group, University of Michigan.

 

 

---

---

• Covid-19* /Coronavirus Disease-19 - Коронавирусын өвчин-19/
• SARS-CoV-2* /Severe Acute Respiratory Distress Syndrome-Coronavirus-2 - Амьсгалын Цочмог Халтай Хам Шинж өвчний Коронавирус-2/