SARS-CoV-2のゲノムとタンパク質
サイト PDB-101のコンテンツより。
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SARS-CoV-2のゲノムは、ウイルスが宿主細胞に感染した後、リボソーム機構によって合成される大量のタンパク質をコードする1本のRNAである。4種類の構造タンパク質（S、E、M、N）は、RNAゲノムを脂質膜で包み込み、感染性ウイルス粒子を形成する。16種類の非構造タンパク質（Nsp 1-16）と6種類の補助タンパク質は、新しいウイルス粒子の構築と放出を促進し、細胞の防御と宿主の免疫システムからの回避をサポートする。
SARS-CoV-2のライフサイクル
細胞への侵入
Sタンパク質（スパイクタンパク質）は、ほとんどのヒト細胞の表面に存在するアンジオテンシン変換酵素2と結合することで、感染時の細胞への侵入をサポートする。
複製・翻訳複合体の生成
ウイルスの内部では、RNAゲノムがヌクレオカプシドタンパク質（N）によってパッケージされている。宿主細胞に侵入すると、このRNAが放出され、宿主のリボソームの機能的なmRNAとして機能する。まず、Orf1aとOrf1bが翻訳され、非構造タンパク質（Nsp）の大部分を含む2本の長いポリタンパク質鎖が合成される。 2つの酵素（Nsp3とNsp5）が分子のハサミの役割を果たし、ポリタンパク質を16の機能的なNspタンパク質に切断する。その後、Nspsは複製／翻訳複合体（RTC）を形成する。Nspタンパク質の中には、複合体を宿主細胞内の膜に固定するために細胞内膜を改質するものもあれば、細胞の防御機構や宿主の免疫反応を妨害するものもある。RTCの中心となるのは、RNA依存性のRNAポリメラーゼ（Nsp12）で、他のいくつかのNspタンパク質や宿主因子とともに、ウイルスのRNAを複製するために機能する。Nsp12は、他のいくつかのNspタンパク質や宿主因子とともに、ウイルスRNAの複製を行う。まず、新しいウイルスRNAの鋳型を作り、それを複数回コピーして、ゲノムRNAの新しいコピーを作る。
新しいウイルスの合成
新しいRNA鎖の一部は、宿主細胞のリボソームによって翻訳され、S、M、E、Nタンパク質など、新しいウイルス粒子を組み立てるための構成要素を作り出す。
この時、付属タンパク質も合成される。Mタンパク質は、まずSタンパク質やEタンパク質と相互作用して新しいウイルスの足場を作り、その後、Nタンパク質やRNAゲノムと相互作用してヌクレオカプシドを形成する。最後に、新しいウイルスは細胞の表面から芽生え、新しい細胞に感染するために放出される。
SARSCoV-2のゲノム配列は、2020年1月10日に公開され、2020年2月5日には、実験的に決定された最初のSARS-CoV-2の構造（メインプロテアーゼ）がProtein Data Bankのアーカイブに公開された。それ以来、PDBに登録されたSARS-COV-2の構造の数は飛躍的に増加し、2021年10月には1,500個を超えた。
図では、PDBに登録されているSARS-COV-2タンパク質の例（PDB IDで表示、例：6LU7）、PDBに登録されている他のSARS構造に基づいて開発されたモデル（PDB IDと*で表示、例：2RNK*）、およびゲノムや他の構造に基づいて開発された追加の計算モデルを示している。
ゲノムやその他の構造情報に基づいて開発された計算モデルなどがある。
これらの構造は、COVID感染のメカニズムを明らかにし、現在、ワクチンや治療法の設計に利用されている。
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