ORF1ab

يشير ORF1ab (أو ORF1a/b ) مجتمعًا إلى إطاري قراءة مفتوحين (ORFs)، هما ORF1a و ORF1b ، محفوظين في جينومات الفيروسات العشية ، وهي مجموعة من الفيروسات تشمل فيروسات كورونا . تُنتج هذه الجينات بروتينات متعددة كبيرة تخضع للتحلل البروتيني لتكوين العديد من البروتينات غير البنيوية ذات وظائف متنوعة في دورة حياة الفيروس ، بما في ذلك البروتيازات ومكونات معقد النسخ المتماثل-الناسخ (RTC). ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} يُشار إلى إطاري القراءة المفتوحين معًا أحيانًا باسم جين النسخ المتماثل . ^{[ 4 ]} يرتبط هذان الإطاران بانزياح إطار ريبوسومي مُبرمج يسمح للريبوسوم بمواصلة الترجمة بعد كودون التوقف في نهاية ORF1a، في إطار قراءة -1 . تُعرف البروتينات المتعددة الناتجة باسم pp1a و pp1ab . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

يُعد ORF1a أول إطار قراءة مفتوح في الطرف 5' من الجينوم. ويشغل ORF1ab معًا حوالي ثلثي الجينوم، بينما يُشفّر الثلث المتبقي في الطرف 3' البروتينات التركيبية والبروتينات المساعدة . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} ويُترجم من RNA ذي غطاء 5' عبر الترجمة المعتمدة على الغطاء . ^{[ 1 ]} تمتلك فيروسات نيدو نظامًا معقدًا لإنتاج RNA فرعي غير متصل لتمكين التعبير عن الجينات في جينوماتها RNA الكبيرة نسبيًا (عادةً 27-32 كيلوبايت لفيروسات كورونا ^{[ 1 ]} )، ولكن ORF1ab يُترجم مباشرةً من RNA الجينومي. ^{[ 5 ]} وقد لوحظت تسلسلات ORF1ab في RNA فرعي غير نمطي، على الرغم من أن أهميتها الوظيفية غير واضحة. ^{[ 5 ]}

تسمح عملية إزاحة إطار القراءة الريبوسومية المبرمجة بتجاوز كودون التوقف الذي يُنهي ORF1a، والاستمرار في إطار قراءة -1 ، مما يُنتج البروتين المتعدد الأطول pp1ab. تحدث إزاحة إطار القراءة عند تسلسل انزلاقي ، يليه بنية ثانوية من الحمض النووي الريبوزي (RNA) على شكل عقدة كاذبة . ^{[ 1 ]} وقد قُيست كفاءة هذه العملية بنسبة تتراوح بين 20-50% لفيروس كورونا الفأري ، ^{[ 6 ]} أو 45-70% في فيروس SARS-CoV-2، ^{[ 7 ]} مما يُعطي نسبة قياس جزيئية تُقارب 1.5 إلى 2 ضعف كمية بروتين pp1a المُعبَّر عنها مقارنةً ببروتين pp1ab. ^{[ 2 ]}

تحتوي البروتينات المتعددة pp1a وpp1ab على ما يقارب 13 إلى 17 بروتينًا غير بنيوي . ^{[ 3 ]} وتخضع هذه البروتينات لعملية التحلل الذاتي لإطلاق البروتينات غير البنيوية بفعل نطاقات بروتياز السيستين الداخلية . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

تحتوي فيروسات كورونا على 16 بروتينًا غير بنيوي؛ إذ يحتوي بروتين pp1a على البروتينات غير البنيوية nsp1-11، بينما يحتوي بروتين pp1ab على nsp1-10 وnsp12-16. تتم المعالجة البروتينية بواسطة إنزيمين بروتينيين: يقوم نطاق البروتين الشبيه بالباباين الموجود في البروتين متعدد النطاقات nsp3 بتحليل ما يصل إلى nsp4، بينما يقوم إنزيم 3CL البروتيني (المعروف أيضًا بالبروتين الرئيسي nsp5) بإجراء التحليلات المتبقية لـ nsp5 عبر الطرف الكربوكسيلي للبروتين المتعدد . ^{[ 1 ] [ 2 ]} تحتوي البروتينات nsp12-16، وهي المكونات الطرفية الكربوكسيلية للبروتين المتعدد pp1ab، على الأنشطة الإنزيمية الأساسية اللازمة لتكاثر الفيروس . ^{[ 1 ]} بعد المعالجة البروتينية، تتجمع العديد من البروتينات غير البنيوية لتكوين مركب بروتيني كبير يُعرف باسم مركب النسخ والنسخ (RTC) الذي يقوم بنسخ الجينوم ونسخه . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

تُحفظ بنية وتنظيم الجينوم، بما في ذلك ORF1a وORF1b والانزياح الإطاري الذي يفصل بينهما، بين فيروسات نيدو. وقد وُصفت بعض البنى "غير التقليدية" لفيروسات نيدو، والتي تتضمن في الغالب اندماجات جينية . ^{[ 4 ]} يُعد فيروس نيدو الخلايا الإفرازية للبلاناريا (PSCNV)، وهو أكبر فيروس نيدو معروف، بجينوم يبلغ حجمه 41 كيلوبايت، ذا بنية جينومية غير تقليدية حيث تندمج ORF1a وORF1b وORFs اللاحقة التي تحتوي على بروتينات هيكلية، وتُعبَّر عنها كـORF واحد كبير يُشفِّر بروتينًا متعددًا يتكون من أكثر من 13000 حمض أميني . ^{[ 4 ] [ 12 ]} في هذه الجينومات غير التقليدية، قد تُستخدم مواقع انزياح إطاري أخرى أو قراءة كودون التوقف لتنظيم نسبة البروتينات الفيروسية. ^{[ 4 ]}

تتفاوت فيروسات نيدوفيروس بشكل كبير في حجم جينوماتها، بدءًا من فيروسات الشرايين التي يتراوح حجم جينوماتها عادةً بين 12 و15 كيلوبايت، وصولًا إلى فيروسات كورونا التي يتراوح حجم جينوماتها بين 27 و32 كيلوبايت. وقد حظي تاريخها التطوري باهتمام بحثي لفهم تضاعف جينومات الحمض النووي الريبي (RNA) الكبيرة جدًا، على الرغم من آلية التضاعف منخفضة الدقة نسبيًا لإنزيم بوليميراز الحمض النووي الريبي المعتمد على الحمض النووي الريبي الفيروسي (RdRp). ^{[ 4 ]} تحتوي جينومات فيروسات نيدوفيروس الأكبر حجمًا (أكثر من 20 كيلوبايت تقريبًا ^{[ 3 ]} ) على جينوم خارجي مصحح للحمض النووي الريبي ( nsp14 في فيروسات كورونا)، يُعتقد أنه ضروري لدقة التضاعف. ^{[ 9 ] [ 1 ]}

من بين فيروسات كورونا ، يُعدّ ORF1ab أكثر حفظًا من إطارات القراءة المفتوحة 3' التي تُشفّر البروتينات البنيوية . ^{[ 11 ]} خلال جائحة كوفيد-19 ، تمّ تسلسل جينوم فيروسات سارس-كوف-2 مرات عديدة، مما أسفر عن تحديد آلاف المتغيرات المختلفة . في تحليل أجرته منظمة الصحة العالمية في يوليو 2020، كان ORF1ab الجين الأكثر طفرة ، يليه جين S الذي يُشفّر بروتين السنبلة . كان البروتين الأكثر طفرة في ORF1ab هو البروتياز الشبيه بالباباين (nsp3)، وكانت الطفرة غير المترادفة الأكثر شيوعًا في بوليميراز الحمض النووي الريبي المعتمد على الحمض النووي الريبي . ^{[ 13 ]} تقوم بعض اختبارات تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) التي تكشف عن كوفيد-19 بتحليل العينة بحثًا عن جين ORF1ab، من بين جينات أخرى. ^{[ 14 ]}