Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Цинка -связывающий и АТФазы / геликазы домены большого опухолевого антигена в форме гексамерного, показаны со связанными АДФ (белый), цинк (черные шарики) и двухцепочечной ДНК ( в центре, светлый и темно - серый). [1]

Большой опухолевый антиген (также называемый большой Т-антиген и сокращенное LTag или LT ) представляет собой белка , кодируемые в геномах из полиомавирусы , которые являются небольшими вирусами двунитевой ДНК . LTag экспрессируется на ранней стадии инфекционного цикла и важен для вирусной пролиферации. LTag, содержащий четыре хорошо консервативных белковых домена, а также несколько внутренне неупорядоченных областей , является довольно большим многофункциональным белком; в большинстве полиомавирусов он колеблется от 600 до 800 аминокислот.в длину. LTag выполняет две основные функции, обе связаны с репликацией вирусного генома : он раскручивает ДНК вируса, чтобы подготовить ее к репликации, и он взаимодействует с белками в клетке-хозяине, чтобы нарушить регуляцию клеточного цикла, чтобы можно было использовать механизм репликации ДНК хозяина. для репликации генома вируса. Некоторые белки полиомавирусов LTag - наиболее особенно хорошо изученный SV40 , большая опухоль антиген из SV40 вируса - это онкопротеины , которые могут вызвать неопластической трансформации в клетке - хозяине. [2] [3]

Структура домена [ править ]

Полиомавирусов LTag белки содержат четыре хорошо консервативные , глобулярные белковые домены : от N- к С-концу , это область J, происхождение-связывающий домен (БД), то цинка -связывающий домена, и AAA + АТФазы домена. Домены связаны внутренне неупорядоченными участками , которые сами по себе часто являются функционально важными и длина которых варьируется в зависимости от полиомавирусов; как свернутые глобулярные домены, так и неупорядоченные области образуют белок-белковые взаимодействия с рядом белков клетки-хозяина. Некоторые гомологи LTag также имеют неупорядоченный С-концевой хвост, называемый доменом диапазона хозяев, который может бытьфосфорилирован и у некоторых штаммов имеет важное значение, хотя молекулярный механизм его существенности неясен. [3]

В некоторых полиомавирусах укороченные варианты белка LTag продуцируются путем альтернативного сплайсинга, который не включает компоненты геликазы (цинк-связывающей и АТФазы). Эти усеченные LTag сохраняют свою способность взаимодействовать с некоторыми регуляторными белками клеточного цикла и участвуют в трансформации клеток, но не в репликации вирусного генома. [2] [4]

J домен [ править ]

Домен J представляет собой молекулярный шаперон DnaJ, который необходим для репликации вирусного генома in vivo (но не требуется в бесклеточных лабораторных экспериментах). J-домен взаимодействует с белками теплового шока Hsc70 . Во многих полиомавирусных LTags N-конец J-домену представляет собой мотив последовательности, который опосредует связывание LTag с белком ретинобластомы клетки-хозяина , ключевым детерминантом развития клеточного цикла . Эта неструктурированная линкерная область также содержит последовательность ядерной локализации , которая заставляет клетку-хозяин транспортировать белок из цитоплазмы, где он транслируется вядро, где он выполняет свои функции, связанные с репликацией. [3]

Домен привязки источника [ править ]

OBD связывает начало репликации вирусного генома путем распознавания специфических последовательностей, которые встречаются в части вирусного генома, известной как некодирующая контрольная область . Он также взаимодействует с белками клетки-хозяина, такими как репликационный белок A и Nbs1 . OBD необходим для репликации вируса. [3]

Цинк-связывающий домен [ править ]

Цинк-связывающий и АТФазный домены вместе составляют геликазную часть белка LTag. Основная функция цинк- связывающего домена - олигомеризация LTag. Формирование додекамерных структур (двух гексамерных колец) необходимо для активности геликазы , которая начинается в начале репликации через координацию между OBD, цинк-связывающим и АТФазным доменами. [2] [3]

ATPase домен [ править ]

Показано, что цинк-связывающий и геликазный домены LTag связаны с p53 . [5]

АТФазы домен является членом AAA + АТФаза семьи и содержит консервативные мотивы , такие как АТФ -связывающего Уокера Коробок . Энергия гидролиза АТФ необходима для активности геликазы . Домен АТФазы также содержит области, ответственные за белок-белковые взаимодействия с белками клетки-хозяина, в первую очередь с топоизомеразой 1 и регулятором клеточного цикла p53 . LTag является уникальным среди известных ААА + АТФаз тем, что он способен инициировать плавление ДНК вокруг источника; в большинстве таких случаев за эту стадию отвечает отдельный белок-инициатор, после которого геликаза продолжает раскручиваться. [2][3]

Функция [ править ]

Основные функции LTag в жизненном цикле вируса включают нарушение регуляции клеточного цикла клетки- хозяина и репликацию кольцевого генома ДНК вируса. Поскольку репликация генома полиомавируса зависит от механизма репликации ДНК клетки-хозяина, клетка должна находиться в S-фазе (часть клеточного цикла, в которой обычно реплицируется геном клетки-хозяина), чтобы обеспечить необходимый молекулярный механизм для вирусной ДНК. репликация. LTag SV40 может индуцировать S-фазу и активировать ответ на повреждение ДНК клетки-хозяина. [3] согласованных действий регионов БД и геликазы привести к физической манипуляции вирусного генома, плавление ДНК двойной спирали в точке начала репликациии двунаправленное раскручивание кольцевой хромосомы ДНК. [2] [3] По структуре и функциям LTag напоминает онкопротеины вируса папилломы человека . [2]

Выражение [ править ]

Структура генома вируса WU , типичного полиомавируса человека. Слева представлены ранние гены, включая LTag (фиолетовый) и STag (синий); поздние гены расположены справа, а начало репликации показано в верхней части рисунка. [6]

LTag кодируется в «ранней области» генома полиомавируса, названной так потому, что эта область генома экспрессируется на ранней стадии инфекционного процесса. («Поздняя область» содержит гены, кодирующие белки вирусного капсида .) Ранняя область обычно содержит по меньшей мере два гена и транскрибируется как единая информационная РНК, обрабатываемая альтернативным сплайсингом . Ген LTag обычно кодируется двумя экзонами , первый из которых перекрывается с геном небольшого опухолевого антигена (STag); в результате два белка имеют общую N-концевую последовательность из примерно 80 остатков, в то время как оставшиеся ~ 90 остатков STag не являются общими. [4] [7]В некоторых полиомавирусах - в первую очередь полиомавирусах мышей , первом обнаруженном члене семейства и эффективном онковирусе - дополнительный белок, называемый средним опухолевым антигеном , экспрессируется из ранней области и очень эффективен при клеточной трансформации. [8]

Клеточная трансформация [ править ]

Некоторые, но не все полиомавирусы представляют собой онковирусы, способные вызывать неопластическую трансформацию в некоторых клетках. В онкогенных полиомавирусах опухолевые антигены ответственны за трансформационную активность, хотя точные молекулярные механизмы варьируются от одного вируса к другому. [3] [2] [9]

SV40 [ править ]

SV40 большой Т - антиген из SV40 вируса является наиболее хорошо изученным членом семейства LTag. SV40, также известный как полиомавирус 1 Macaca mulatta , изначально поражает обезьян и не вызывает заболеваний; однако онкоген для некоторых грызунов и может увековечить некоторые человеческие клетки в первичной культуре клеток . SV40 содержит три ранних белка: антиген большой опухоли и антиген малой опухоли.и небольшой белок, называемый 17kT, который имеет большую часть своей последовательности с N-концом LTag. Из них LTag в первую очередь отвечает за клеточную трансформацию. Сам по себе STag не может преобразовывать ячейки, но повышает эффективность, с которой LTag выполняет эту функцию. Трансформирующий эффект LTag можно в значительной степени объяснить его способностью связывать белок ретинобластомы (Rb) и белок- супрессор опухоли p53 ; отмена любого сайта связывания делает LTag неспособным трансформировать первичные культивируемые клетки. [10] Фактически, p53, который сейчас считается ключевым фактором канцерогенеза, был первоначально обнаружен благодаря его способности связывать LTag. [10] [11] [12]

Полиомавирус мыши [ править ]

Полиомавирус мышей (MPyV), описанный в 1950-х годах, был первым полиомавирусом, обнаруженным и способным вызывать опухоли у грызунов. MPyV имеет три ранних белка; в дополнение к LTag и STag он также экспрессирует средний опухолевый антиген , который в первую очередь отвечает за трансформирующую активность вируса. [10]

Полиомавирус клетки Меркель [ править ]

Полиомавирус клеток Меркеля (MCPyV), также известный как полиомавирус 5 человека , естественным образом инфицирует людей и связан с карциномой из клеток Меркеля (MCC), редкой формой рака кожи, происходящей из клеток Меркеля . Хотя инфекция MCPyV является распространенной и обычно бессимптомной, подавляющее большинство опухолей MCC обладают геномно интегрированной копией генома полиомавируса. [9] [13]MCPyV содержит четыре ранних белка, включая альтернативную изоформу сплайсинга 57kT и альтернативный белок, называемый ALTO. В полиомавирусе клеток Меркеля, в отличие от SV40, только LTag не поддерживает эффективную репликацию вируса, и требуется STag. Сравнение последовательностей MCPyV и SV40 LTag предсказывает, что они обладают сходной способностью к межбелковым взаимодействиям , включая сохранение сайтов связывания Rb и p53. [9] Мутации в MCPyV LTag, ассоциированные с опухолями, состоят из больших С-концевых усечений, которые устраняют функции репликации ДНК белка за счет удаления цинк-связывающего домена и доменов АТФазы / геликазы, не затрагивая эти сайты взаимодействия белок-белок. [14] [15]

Роль в таксономии [ править ]

LTag - это большой белок, домены которого могут быть обнаружены и аннотированы биоинформатически . В результате его часто используют для сравнения и определения взаимосвязей между полиомавирусами. Международный комитет по таксономии вирусов в настоящее время классифицирует полиомавирусы в первую очередь в соответствии с идентичностью последовательности их генов LTag. [16] Эта система была подвергнута сомнению в филогенетических исследованиях, предполагающих, что эволюционные истории LTag и главного капсидного белка VP1 расходятся и что некоторые современные полиомавирусы представляют химерные клоны. [17]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Gai, Dahai; Ван, Дамиан; Ли, Шу-Син; Чен, Сяоцзян С. (06.12.2016). «Структура большой гексамерной геликазы Т SV40 в комплексе с ДНК, богатой АТ» . eLife . 5 . DOI : 10.7554 / eLife.18129 . ISSN  2050-084X . PMC  5140265 . PMID  27921994 .
  2. ^ a b c d e f g Topalis, D .; Андрей, Г .; Снок, Р. (февраль 2013 г.). «Антиген большой опухоли: белок« швейцарского армейского ножа », обладающий функциями, необходимыми для жизненного цикла полиомавируса». Противовирусные исследования . 97 (2): 122–136. DOI : 10.1016 / j.antiviral.2012.11.007 . PMID 23201316 . 
  3. ^ Б с д е е г ч я An, Ping; Саенс Роблес, Мария Тереза; Пипас, Джеймс М. (13 октября 2012 г.). «Большие Т-антигены полиомавирусов: удивительные молекулярные машины». Ежегодный обзор микробиологии . 66 (1): 213–236. DOI : 10.1146 / annurev-micro-092611-150154 . PMID 22994493 . 
  4. ^ a b Moens, U .; Van Ghelue, M .; Йоханнесен, М. (5 мая 2007 г.). «Онкогенные возможности регуляторных белков полиомавируса человека». Клеточные и молекулярные науки о жизни . 64 (13): 1656–1678. DOI : 10.1007 / s00018-007-7020-3 . PMID 17483871 . 
  5. ^ Lilyestrom, Уэйн; Кляйн, Майкл G .; Чжан, Жунгуан; Иоахимиак, Анджей; Чен, Сяоцзян С. (01.09.2006). «Кристаллическая структура большого Т-антигена SV40, связанного с p53: взаимодействие между вирусным онкопротеином и клеточным супрессором опухоли» . Гены и развитие . 20 (17): 2373–2382. DOI : 10,1101 / gad.1456306 . ISSN 0890-9369 . PMC 1560412 . PMID 16951253 .   
  6. ^ Гейнор, Энн М .; Ниссен, Майкл Д .; В то время как, Дэвид М .; Mackay, Ian M .; Ламберт, Стивен Б .; Ву, Гуан; Бреннан, Дэниел С.; Сторч, Грегори А .; Слоутс, Тео П. (2007-05-04). «Выявление нового полиомавируса у пациентов с острыми респираторными инфекциями» . PLOS Патогены . 3 (5): e64. DOI : 10.1371 / journal.ppat.0030064 . ISSN 1553-7374 . PMC 1864993 . PMID 17480120 .   
  7. ^ Ван Гелу, Марийке; Хан, Махмуд Тарек Хасан; Элерс, Бернхард; Моэнс, Уго (ноябрь 2012 г.). «Геномный анализ новых полиомавирусов человека» . Обзоры в медицинской вирусологии . 22 (6): 354–377. DOI : 10.1002 / rmv.1711 . PMID 22461085 . 
  8. ^ Флак, ММ; Шаффхаузен, Б.С. (31 августа 2009 г.). «Уроки передачи сигналов и онкогенеза от среднего Т-антигена полиомавируса» . Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 73 (3): 542–563. DOI : 10.1128 / MMBR.00009-09 . PMC 2738132 . PMID 19721090 .  
  9. ^ a b c Стакайтите, Габриэле; Вуд, Дженнифер Дж .; Knight, Laura M .; Абдул-Сада, Хусейн; Адзахар, Нур Сухана; Нвогу, Нненна; Макдональд, Эндрю; Уайтхаус, Адриан (27.06.2014). «Полиомавирус клеток Меркель: молекулярные исследования недавно открытого вируса опухоли человека» . Раки . 6 (3): 1267–1297. DOI : 10,3390 / cancers6031267 . PMC 4190541 . PMID 24978434 .  
  10. ^ a b c Чэн, Цзинвэй; ДеКаприо, Джеймс А .; Fluck, Michele M .; Шаффхаузен, Брайан С. (2009). «Клеточная трансформация обезьяньим вирусом 40 и Т-антигенами вируса полиомы мышей» . Семинары по биологии рака . 19 (4): 218–228. DOI : 10.1016 / j.semcancer.2009.03.002 . PMC 2694755 . PMID 19505649 .  
  11. ^ Лейн, DP; Кроуфорд, LV (1979-03-15). «Т-антиген связан с белком-хозяином в клетках, трансформированных SY40». Природа . 278 (5701): 261–263. Bibcode : 1979Natur.278..261L . DOI : 10.1038 / 278261a0 . PMID 218111 . 
  12. ^ Линцер, Дэниел IH; Левин, Арнольд Дж. (1979). «Характеристика клеточного опухолевого антигена SV40 54К Дальтон, присутствующего в трансформированных SV40 клетках и неинфицированных клетках эмбриональной карциномы». Cell . 17 (1): 43–52. DOI : 10.1016 / 0092-8674 (79) 90293-9 . PMID 222475 . 
  13. ^ Feng, Huichen; Шуда, Масахиро; Чанг, юань; Мур, Патрик С. (22 февраля 2008 г.). «Клональная интеграция полиомавируса в карциноме клеток Меркеля человека» . Наука . 319 (5866): 1096–1100. Bibcode : 2008Sci ... 319.1096F . DOI : 10.1126 / science.1152586 . ISSN 0036-8075 . PMC 2740911 . PMID 18202256 .   
  14. ^ Шуда, Масахиро; Фэн, Хуйчэнь; Квун, Хён Джин; Розен, Стивен Т .; Gjoerup, Ole; Мур, Патрик С .; Чанг, Юань (21 октября 2008 г.). «Мутации Т-антигена представляют собой опухоль-специфическую сигнатуру полиомавируса клеток Меркеля» . Труды Национальной академии наук . 105 (42): 16272–16277. Bibcode : 2008PNAS..10516272S . DOI : 10.1073 / pnas.0806526105 . ISSN 0027-8424 . PMC 2551627 . PMID 18812503 .   
  15. ^ Wendzicki, Justin A .; Мур, Патрик С .; Чанг, Юань (01.04.2015). «Большой Т- и малый Т-антигены полиомавируса клеток Меркеля» . Текущее мнение в вирусологии . 11 : 38–43. DOI : 10.1016 / j.coviro.2015.01.009 . ISSN 1879-6265 . PMC 4456251 . PMID 25681708 .   
  16. ^ Кальвиньяк-Спенсер, Себастьян; Фельткамп, Мариет, CW; Догерти, Мэтью Д.; Моенс, Уго; Рамквист, Торбьорн; Джон, Реймар; Элерс, Бернхард (29 февраля 2016 г.). «Обновление таксономии семейства Polyomaviridae» . Архив вирусологии . 161 (6): 1739–1750. DOI : 10.1007 / s00705-016-2794-у . PMID 26923930 . 
  17. ^ Бак, Кристофер Б .; Дорслаер, Коэнрад Ван; Перетти, Альберто; Geoghegan, Eileen M .; Тиса, Майкл Дж .; An, Ping; Кац, Джошуа П .; Пипас, Джеймс М .; Макбрайд, Элисон А. (19 апреля 2016 г.). «Древняя эволюционная история полиомавирусов» . PLOS Патогены . 12 (4): e1005574. DOI : 10.1371 / journal.ppat.1005574 . ISSN 1553-7374 . PMC 4836724 . PMID 27093155 .