Тат (ВИЧ)
| Гат | |||
|---|---|---|---|
 Изображение фрагмента белка Tat (синий) ВИЧ вместе с двумя молекулами Zn, показанными в виде серых сфер, в комплексе с РНК TAR ВИЧ (зеленый). Подготовлено с использованием данных, опубликованных под кодом PDB: 6CYT . | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | Гат | ||
| Пфам | PF00539 | ||
| ИнтерПро | ИПР001831 | ||
| PROSITE | PDOC00836 | ||
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 | 1tvs / SCOPe / СУПФАМ | ||
| |||
В молекулярной биологии Tat представляет собой белок , кодируемый геном ВИЧ tat - 1 . [ 1 ] [ 2 ] Tat представляет собой регуляторный белок , который резко повышает эффективность вирусной транскрипции . [ 2 ] Тат означает «Транс-активатор транскрипции». Белок состоит из от 86 до 101 аминокислоты в зависимости от подтипа. [ 3 ] Tat значительно повышает уровень транскрипции дцДНК ВИЧ . Прежде чем появится Tat, будет создано небольшое количество транскриптов РНК, которые позволяют производить белок Tat. Затем Tat связывается с клеточными факторами и опосредует их фосфорилирование , что приводит к усилению транскрипции всех генов ВИЧ. [ 4 ] обеспечение цикла положительной обратной связи . Это, в свою очередь, позволяет ВИЧ иметь взрывную реакцию, как только вырабатывается пороговое количество Tat, что является полезным инструментом для подавления реакции организма.
Тат также, по-видимому, играет более непосредственную роль в процессе заболевания ВИЧ. Белок высвобождается инфицированными клетками в культуре и обнаруживается в крови пациентов, инфицированных ВИЧ-1. [ 5 ]
Он может поглощаться клетками, не инфицированными ВИЧ, и может действовать непосредственно как токсин , вызывающий гибель клеток посредством апоптоза в неинфицированных «свидетелях» Т-клеток , способствуя развитию СПИДа . [ 6 ]
Противодействуя рецептору CXCR4 , Tat также, по-видимому, избирательно стимулирует размножение менее вирулентных М- тропных ( макрофагально -тропных) штаммов ВИЧ (которые используют рецептор CCR5 ) на ранних стадиях инфекции, позволяя более быстрому развитию патогенных Т-тропных штаммов ВИЧ. ( Т-клеточно -тропные) штаммы (которые используют рецептор CXCR4) появляются позже после мутации из М-тропных штаммов. [ 5 ]
Функция и механизм
[ редактировать ]Как и другие лентивирусы , ВИЧ-1 кодирует трансактивирующий регуляторный белок (Tat), который необходим для эффективной транскрипции вирусного генома . [ 7 ] [ 8 ] Tat действует путем связывания РНК со структурой «стебель-петля» , элементом ответа на трансактивацию (TAR), обнаруженным на 5'-концах возникающих транскриптов ВИЧ-1. Связываясь с TAR, Tat изменяет свойства транскрипционного комплекса, рекрутирует комплекс положительной транскрипционной элонгации ( P-TEFb ) клеточного CDK9 и циклина T1 и, следовательно, увеличивает выработку полноразмерной вирусной РНК. [ 8 ]
Белок Tat также связывается с РНК-полимеразы II комплексами во время ранней элонгации транскрипции после клиренса промотора и до синтеза полноразмерного транскрипта РНК TAR. Это взаимодействие Tat с комплексами элонгации РНК-полимеразы II не зависит от P-TEFb. На каждом комплексе элонгации транскрипции есть два сайта связывания Tat ; один расположен на РНК TAR, а другой - на РНК-полимеразе II рядом с местом выхода возникающих транскриптов мРНК, что предполагает участие двух молекул Tat в облегчении одного раунда синтеза мРНК ВИЧ-1. [ 9 ]
Минимальная последовательность Tat , которая может опосредовать специфическое связывание TAR in vitro, была картирована в основном домене из 10 аминокислот , включающем в основном остатки Arg и Lys. Однако для регуляторной активности также необходимы 47 N-концевых остатков, которые взаимодействуют с компонентами транскрипционного комплекса и функционируют как домен активации транскрипции. [ 8 ] [ 10 ] [ 11 ]
Tat также использует необычный путь трансклеточного транспорта. Во-первых, он с высоким сродством связывается с фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфатом (PI(4,5)P2), обнаруженным на внутренней поверхности клеточной мембраны , чтобы облегчить рекрутирование Tat. Затем Tat пересекает плазматическую мембрану и достигает внеклеточного пространства. Секреция Tat инфицированными клетками очень активна, и экспорт является основным пунктом назначения Tat ВИЧ-1. [ 2 ]
Структура
[ редактировать ]Предполагается, что основная область белка ВИЧ-Tat образует альфа-спираль . Основная область участвует в связывании РНК (TAR, элемент ответа на трансактивацию), и белки Tat, таким образом, принадлежат к семейству РНК-связывающих белков с богатым аргинином мотивом (ARM). [ 12 ]
Домен белковой трансдукции
[ редактировать ]Tat содержит белковой трансдукции домен (PTD), который также известен как проникающий в клетку пептид . [ 13 ] Первоначально [ 14 ] характеризуется Франкелем и Пабо (1988) [ 15 ] и Грин и Левенштейн (1988), [ 16 ] этот домен позволяет Tat проникать в клетки, пересекая клеточную мембрану. Аминокислотная последовательность PTD — YGRKKRRQRRR. [ 13 ] Этого катионного пептида, состоящего из одиннадцати аминокислот, достаточно для нацеливания на большие молекулы, включая наночастицы, которые его отображают, для трансдукции в клетки. [ 17 ] В отличие от гепариназо-независимой трансдукции изолированного полипептида PTD, интернализация полноразмерного Tat опосредуется взаимодействием с отрицательно заряженными протеогликанами гепарансульфата на поверхности клетки. [ 18 ] Эта транслокация частично опосредована потоцитозом . [ 17 ] [ 19 ]
Сигнал ядерной локализации, обнаруженный в PTD, GRKKR, опосредует дальнейшую транслокацию Tat в ядро клетки. [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] По состоянию на 2000 год [update] Биологическая роль этого домена и точный механизм переноса неизвестны. [ 13 ]
Клиническое значение
[ редактировать ]Было исследовано ингибирование Tat. [ 22 ] Было высказано предположение, что антагонисты Tat могут быть полезны при лечении ВИЧ-инфекции. [ 23 ]
Biosantech разработала новую вакцину под названием Tat Oyi, которая нацелена на белок Tat. Кандидатная вакцина против ВИЧ, разработанная компанией, не токсична для 48 ВИЧ-положительных пациентов, принявших участие в двойном слепом исследовании, проходящем во Франции. Исследование фазы I/IIa, опубликованное в 2016 году, показывает снижение вирусной РНК для одной из трех протестированных доз. Дозозависимого ответа не наблюдалось, что ставит под сомнение надежность полученных результатов. [ 24 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гены, +tat в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH).
- ^ Перейти обратно: а б с Дебезье С., Рейн Ф., Йезид Х., Бомель Б. (2012). «Подробности о ВИЧ-1 Тат» . Трафик . 13 (3): 355–63. дои : 10.1111/j.1600-0854.2011.01286.x . ПМИД 21951552 .
- ^ Жанг КТ (июнь 1997 г.). «ТАТ ВИЧ-1: структура и функции». В Майерс Дж., Фоли Б., Корбер Б., Меллорс Дж., Джинг К., Уэйн-Хобсон С. (ред.). Ретровирусы человека и СПИД: компиляция и анализ последовательностей нуклеиновых кислот и аминокислот . Лос-Аламосская национальная лаборатория. стр. III-3–III-18. CiteSeerX 10.1.1.321.7430 .
- ^ Ким Дж.Б., Sharp PA (апрель 2001 г.). «Положительный фактор элонгации транскрипции B фосфорилирует карбоксил-концевой домен hSPT5 и РНК-полимеразы II независимо от киназы, активирующей циклин-зависимую киназу» . Ж. Биол. Хим . 276 (15): 12317–23. дои : 10.1074/jbc.M010908200 . ПМИД 11145967 .
- ^ Перейти обратно: а б Сяо Х., Новё С., Тиффани Х.Л. и др. (октябрь 2000 г.). «Селективный антагонизм CXCR4 со стороны Tat: последствия для in vivo расширения использования корецепторов ВИЧ-1 » . Учеб. Натл. акад. наук. США . 97 (21): 11466–71. Бибкод : 2000PNAS...9711466X . дои : 10.1073/pnas.97.21.11466 . ПМК 17223 . ПМИД 11027346 .
- ^ Кэмпбелл Г.Р., Паскье Э., Уоткинс Дж., Бургарель-Рей В., Пейро В., Эскье Д., Барбье П., де Марей Дж., Брагер Д., Калибу П., Йиррелл Д.Л., Лоре Э.П. (ноябрь 2004 г.). «Богатая глютамином область белка Tat ВИЧ-1 участвует в апоптозе Т-клеток» . Ж. Биол. Хим . 279 (46): 48197–204. дои : 10.1074/jbc.M406195200 . ПМИД 15331610 .
- ^ Вайшнав Ю.Н., Вонг-Стаал Ф (1991). «Биохимия СПИДа». Анну. Преподобный о. Биохим . 60 : 577–630. дои : 10.1146/annurev.bi.60.070191.003045 . ПМИД 1883204 .
- ^ Перейти обратно: а б с Муджиб А., Бишоп К., Петерлин Б.М., Терк С., Парслоу Т.Г., Джеймс Т.Л. (август 1994 г.). «ЯМР-структура биологически активного пептида, содержащего РНК-связывающий домен вируса иммунодефицита человека типа 1 Tat» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 91 (17): 8248–52. Бибкод : 1994PNAS...91.8248M . дои : 10.1073/pnas.91.17.8248 . ПМЦ 44583 . ПМИД 8058789 .
- ^ Чжоу С., Рана ТМ (июль 2002 г.). «Бимолекулярный механизм взаимодействия белка Tat ВИЧ-1 с комплексами элонгации транскрипции РНК-полимеразы II». Дж. Мол. Биол . 320 (5): 925–42. дои : 10.1016/S0022-2836(02)00556-9 . ПМИД 12126615 .
- ^ Селби М.Дж., Петерлин Б.М. (август 1990 г.). «Транс-активация Tat ВИЧ-1 через гетерологичный РНК-связывающий белок». Клетка . 62 (4): 769–76. дои : 10.1016/0092-8674(90)90121-T . ПМИД 2117500 . S2CID 30833580 .
- ^ Кашанчи Ф., Пирас Г., Радонович М.Ф., Дюваль Дж.Ф., Фаттей А., Чанг К.М., Редер Р.Г., Брейди Дж.Н. (январь 1994 г.). «Прямое взаимодействие TFIID человека с трансактиватором ВИЧ-1 Tat». Природа . 367 (6460): 295–9. Бибкод : 1994Natur.367..295K . дои : 10.1038/367295a0 . ПМИД 8121496 . S2CID 4362048 .
- ^ Тахиров Т.Х., Бабаева Н.Д., Варзаванд К., Купер Дж.Дж., Седоре С.С., Прайс ДХ (июнь 2010 г.). «Кристаллическая структура Tat ВИЧ-1 в комплексе с P-TEFb человека» . Природа . 465 (7299): 747–51. Бибкод : 2010Natur.465..747T . дои : 10.1038/nature09131 . ПМК 2885016 . ПМИД 20535204 .
- ^ Перейти обратно: а б с Шварце С.Р., Грушка К.А., Дауди С.Ф. (июль 2000 г.). «Трансдукция белка: неограниченная доставка во все клетки?». Тенденции клеточной биологии . 10 (7): 290–5. дои : 10.1016/S0962-8924(00)01771-2 . ПМИД 10856932 .
- ^ Дитц Г.П., Бэр М. (октябрь 2004 г.). «Доставка биоактивных молекул в клетку: подход троянского коня» . Молекулярная и клеточная нейронаука . 27 (2): 85–131. дои : 10.1016/j.mcn.2004.03.005 . ПМИД 15485768 . S2CID 21373286 .
- ^ Франкель А.Д., Пабо, Колорадо (декабрь 1988 г.). «Клеточное поглощение белка tat из вируса иммунодефицита человека» . Клетка . 55 (6): 1189–93. дои : 10.1016/0092-8674(88)90263-2 . ПМИД 2849510 .
- ^ Грин М., Левенштейн П.М. (декабрь 1988 г.). «Автономные функциональные домены химически синтезированного белка-транс-активатора вируса иммунодефицита человека». Клетка . 55 (6): 1179–88. дои : 10.1016/0092-8674(88)90262-0 . ПМИД 2849509 . S2CID 26846467 .
- ^ Перейти обратно: а б Маккей, Дж. Эндрю; Сока-младший, Фрэнсис К. (2003). «Связывание клеток, опосредованное доменом трансдукции белка ТАТ ВИЧ, и внутриклеточная доставка наночастиц» . Журнал дисперсионной науки и технологий . 24 (3): 465–473. дои : 10.1081/dis-120021802 . ПМЦ 2929673 . ПМИД 20808712 .
- ^ Силхол, Мишель; Тьяги, Мудит; Джакка, Мауро; Лебле, Бернар; Вивес, Эрик (2002). «Различные механизмы клеточной интернализации пептида, полученного из Tat ВИЧ-1, проникающего в клетку, и рекомбинантных белков, слитых с Tat» . Европейский журнал биохимии . 269 (2): 494–501. дои : 10.1046/j.0014-2956.2001.02671.x . ПМИД 11856307 .
- ^ Перейти обратно: а б Эгучи, Акико; Акута, Теруо; Обещай, Хадзиме; и др. (2001). «Домен белковой трансдукции белка Tat ВИЧ-1 способствует эффективной доставке ДНК в клетки млекопитающих» . Журнал биологической химии . 276 (28): 26204–26210. дои : 10.1074/jbc.M010625200 . ПМИД 11346640 .
- ^ Рубен С., Перкинс А., Перселл Р. и др. (январь 1989 г.). «Структурно-функциональная характеристика белка Tat вируса иммунодефицита человека» . Журнал вирусологии . 63 (1): 1–8. дои : 10.1128/JVI.63.1.1-8.1989 . ПМК 247650 . ПМИД 2535718 .
- ^ Хаубер Дж., Малим М.Х., Каллен Б.Р. (март 1989 г.). «Мутационный анализ консервативного основного домена белка tat вируса иммунодефицита человека» . Журнал вирусологии . 63 (3): 1181–7. doi : 10.1128/JVI.63.3.1181-1187.1989 . ПМЦ 247813 . ПМИД 2536828 .
- ^ Кук Дж.А., Август А., Хендерсон А.Дж. (июль 2002 г.). «Привлечение фосфатидилинозитол-3-киназы к CD28 ингибирует транскрипцию ВИЧ с помощью Tat-зависимого механизма» . Дж. Иммунол . 169 (1): 254–60. дои : 10.4049/jimmunol.169.1.254 . ПМИД 12077252 .
- ^ Бедойя Л.М., Бельтран М., Санчо Р. и др. (октябрь 2005 г.). «4-Фенилкумарины как ингибиторы транскрипции ВИЧ». Биоорг. Мед. Лит. 15 (20): 4447–50. дои : 10.1016/j.bmcl.2005.07.041 . ПМИД 16137881 .
- ^ Лорет Е.П. и др. (апрель 2016 г.). «Внутрикожная инъекция терапевтической ВИЧ-вакцины на основе Tat Oyi снижает на 1,5 log копий/мл медиану восстановления РНК ВИЧ и отсутствие восстановления ДНК ВИЧ после прерывания КАРТ в рандомизированном контролируемом клиническом исследовании фазы I/II» . Ретровирусология . 13:21 . дои : 10.1186/s12977-016-0251-3 . ПМЦ 4818470 . ПМИД 27036656 .