Ранняя область 1А аденовируса
Ранняя область 1А аденовируса ( Е1А ) представляет собой ген, экспрессирующийся во время репликации аденовируса для производства различных белков Е1А. [ 1 ] Он экспрессируется на ранней стадии жизни вируса.
E1A кодирует два основных белка Ad5, транслируемых после альтернативного сплайсинга транскрипта вирусной ДНК, которые способны вызывать множество различных эффектов в клетках млекопитающих. [ 2 ] Белки, кодируемые E1A, имеют тенденцию локализоваться в ядре и влиять на генетическую регуляцию со стороны клетки-хозяина. [ 1 ] После вирусной инфекции они стимулируют экспрессию других вирусных генов и могут либо усиливать, либо подавлять экспрессию клеточных генов в зависимости от клеточного контекста и координации с другими вирусными генами. [ 3 ]
Добавление ДНК E1A в клетки может вызвать неблагоприятные биологические эффекты. [ 4 ] например, увеличение р53 , экспрессии [ 5 ] стимуляция синтеза ДНК и прогрессирования клеточного цикла в покоящихся клетках, [ 2 ] и ингибирование дифференцировки . [ 6 ] Его считают онкогеном . [ 7 ] Он также может действовать как ген-супрессор опухоли . [ 8 ] [ 3 ]
Транскрипция
[ редактировать ]
Генетическая информация аденовируса кодируется двухцепочечной линейной молекулой ДНК. Во время вируса репликации (Е1А) экспрессируется ранняя область 1А аденовируса . Большая часть работ по транскрипции аденовирусов сосредоточена на аденовирусе человека, в частности на Ad2 и Ad5. Была установлена полная нуклеотидная последовательность E1A , и общая организация этой области, по-видимому, очень похожа на организацию различных серотипов . [ 9 ]
Почти через час после вирусной инфекции вирус подвергается транскрипции с образованием первичного гена E1A , который подвергается альтернативному сплайсингу — регулируемому процессу, при котором несколько изоформ белка кодируются первичным геном через экзоны , при этом части экзонов или интронов дифференциально соединяются или пропускаются. E1A коэффициентами дифференциально сплайсируется в пять транскриптов с седиментации 13S, 12S, 11S, 10S и 9S. [ 10 ] Известно, что все из них кодируют разные белки с разным количеством аминокислотных остатков 289R, 243R, 217R, 171R, 55R соответственно, каждый из которых выполняет разные функции. [ 1 ] Белки 289R и 243R являются основными продуктами, кодируемыми E1A Ad5 . Эти два белка имеют почти одинаковые внутренние последовательности, как показано на рисунке, за исключением 46 внутренних аминокислот, уникальных для белка 289, которые возникли в результате дифференциального сплайсинга. Эти белки функционально важны для роста аденовирусов. [ 11 ]
Перевод
[ редактировать ]транслируется Ген ранней области 1А аденовируса для производства белков E1A с использованием молекулярного механизма клетки-хозяина. Ранние белки производятся после проникновения вируса в клетку-хозяина, но до репликации . В этом отличие от поздних белков, которые производятся из генов поздней фазы. Ранние белки обычно кодируют неструктурные белки, необходимые для репликации, тогда как поздние структурные белки обычно инициируют экспрессию генов . Ген E1A относится к гену, который кодирует белки E1A, специфически участвующие в репликации аденовируса. [ нужна ссылка ]
В аденовирусе конечные продукты трансляции , или белки E1A, богаты пролином и, как было обнаружено, локализуются в ядре . Эти белковые продукты играют роль в регуляции самого гена и ростовой активности вируса. [ 1 ]
мРНК Каждый из транскриптов 13S, 12S, 11S, 10S и 9S кодирует следующие соответствующие белковые остатки : остаток 289 (R), 243R, 217R, 171R и 55R. Эти продукты участвуют в регуляции вирусных генов, а также генов инфицированной клетки. [ 1 ]
Регуляция аденовирусного белка вирусных генов была изучена на аденовирусе типа 5 или Ad5. Ad5 относится к определенной группе аденовирусов человека. Было высказано предположение, что в клетках, инфицированных Ad5, трансляция E1A включает белок Ad5 L4 массой 100 кДа . Был сделан вывод, что этот белок участвует в инициации трансляции последующих белков поздней фазы. [ 12 ]
Что касается клеточной трансляции клетки-хозяина, был сделан вывод, что аденовирус избирательно ингибирует клеточную трансляцию посредством замещения взаимодействующей с MAP-киназой серин/треонин-протеинкиназы 1 (Mnk1), эукариотического фактора инициации трансляции . Аденовирус, вероятно, вытесняет Mnk1 из eIF4G и ингибирует фосфорилирование eIF4E, оба из которых являются важными компонентами комплекса инициации трансляции eIF4a в клетках. Хотя аденовирус, вероятно, таким образом блокирует клеточную трансляцию, он не влияет на трансляцию собственных вирусных мРНК. [ 13 ]
Структуры белковых продуктов
[ редактировать ]состоит Белок ранней области 1А (Е1А) 289R аденовируса из 289 аминокислот с четырьмя консервативными участками: CR1 (42–80), CR2 (115–137), CR3 (145–191), [ 14 ] CR4 (240-289). В 243R CR3 отсутствует. Эти консервативные домены отвечают за белок-белковое взаимодействие и регуляцию клеточного цикла и клеточных ответов. В целом внутренняя структура E1A сильно неупорядочена, а это означает, что у нее отсутствует единая трехмерная структура. [ 15 ]
Однако структура Е1А может быть зафиксирована при связывании лиганда. Структуру белка, связывающего элемент ответа циклического АМФ (CBP), и комплекса E1A определяли с помощью ЯМР . Это показывает, что CR1 и CR2 ответственны за взаимодействие CBP и регулирование трансформации клеток. Домен CR1 образован случайными клубками без развитой структуры в свободном состоянии. Однако при связывании с доменом цинкового пальца-2 CBP он сворачивается в спиральную структуру. [ 16 ]
CR3 представляет собой отдельный домен в 289R, поскольку это единственный домен с развитой структурой. Фиксированная структура позволяет этому домену распознавать ТАТА-связывающий белок (TBP) и активировать транскрипцию определенных генов. Остаток Val147 в CR3 является критическим остатком для взаимодействия TBP. Предполагается, что мутация Val нарушит гидрофобное окружение в сайте связывания, что приведет к отключению взаимодействия TBP, что указывает на то, что структура CR3 является ключевым доменом для взаимодействия TBP. [ 2 ]
Роль в жизненном цикле вируса
[ редактировать ]Было обнаружено, что E1A С-конец (кодируемый вторым экзоном) оказывает сильное влияние на репликативный цикл аденовируса, влияя на процессы репликации, локализации, роста, экспрессии генов, экспрессии белка и, в частности, на индукцию S-фазы . Эта конкретно кодируемая область С-конца характерна для всех Е1А, изоформ за исключением белка из 55 остатков. [ 17 ]
Изучая факторы связывания, ученые лучше поняли влияние C-конца на жизненный цикл вируса: прямое связывание E1A с RubBL1, подавляющим активацию гена, индуцируемую интерферонами , и Ku70, являющийся ингибитором реакции ДНК на повреждение. [ 18 ] [ 19 ] Кроме того, было обнаружено, что мутации, наблюдаемые на С-конце E1A , влияют на индукцию S-фазы, а делеции на конце оказывают различное влияние на рост вируса. Однако, хотя мы знаем о некоторых способах воздействия С-конца на жизненный цикл вируса, всестороннее понимание еще не до конца изучено. [ 17 ]
Воздействие на клетку-хозяина
[ редактировать ]Естественным типом клеток-хозяев, на которые нацелены аденовирусы, являются G0 - покоящиеся клетки с арестом , и было высказано предположение, что по этой причине гены аденовируса стимулируют пролиферацию этих клеток, чтобы максимизировать репликацию вируса. Белки, кодируемые E1A, могут оказывать различное влияние на работу клеток-хозяев, а также на организм хозяина, в зависимости от многих факторов, в первую очередь от того, действует ли ген самостоятельно или совместно с другими генами аденовируса, такими как E1B. Сам по себе E1A способен влиять на функцию генов, стимулируя деление покоящихся клеток, подавляя дифференцировку и индуцируя апоптоз . В координации с E1B или другими онкогенными генами, такими как активированный ras, E1A способен онкогенно трансформировать клетки грызунов. [ 20 ]
Было обнаружено, что в течение 24 часов экспрессии E1A временно связывается с кластерами/промоторами генов, участвующими в патогенном и иммунном ответе, а также с теми, которые регулируют рост, развитие, дифференцировку, деление и синтез ДНК клеток фибробластов человека . с эффектом подавления их активации. Кроме того, E1A способен перепрограммировать клетки на эпигенетической основе. Взаимодействие Е1А с гистон-ацетилтрансферазами p300/CBP приводит к снижению общего клеточного ацетилирования H3K18 примерно в 3 раза, что может быть сходно по механизму с невирусными формами онкогенеза. Совместный эффект связывания промотора E1A и эпигенетических изменений способствует входу клетки-хозяина в S-фазу и подавляет дифференцировку. [ 21 ]
Белковые продукты E1A влияют на иммунитет хозяина посредством ряда различных взаимодействий с врожденными клеточными сигнальными путями. Блокируя образование транскрипционных комплексов путем связывания факторов транскрипции , предотвращая убиквитинирование определенных гистонов и блокируя деградацию пептидов иммунопротеасомой, E1A способен снижать презентацию антигена на инфицированных аденовирусом клетках и нарушать врожденный иммунный ответ клетки. [ 22 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и «Введение в Ad5 E1A» .
- ^ Перейти обратно: а б с Моллой Д.П., Смит К.Дж., Милнер А.Е., Галлимор П.Х., Гранд Р.Дж. (февраль 1999 г.). «Структура сайта ранней области 1А аденовируса, ответственного за связывание с ТАТА-связывающим белком, определенная методом ЯМР-спектроскопии» . Журнал биологической химии . 274 (6): 3503–3512. дои : 10.1074/jbc.274.6.3503 . ПМИД 9920896 .
- ^ Перейти обратно: а б Фриш С.М., Мымрик Дж.С. (июнь 2002 г.). «Аденовирус-5 E1A: парадокс и парадигма». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 3 (6): 441–452. дои : 10.1038/nrm827 . ПМИД 12042766 . S2CID 20282450 .
- ^ Буланже П.А., Блэр Дж.Е. (апрель 1991 г.). «Экспрессия и взаимодействие онкобелков аденовируса человека» . Биохимический журнал . 275 (Часть 2) (Часть 2): 281–299. дои : 10.1042/bj2750281 . ПМК 1150051 . ПМИД 1827253 .
- ^ Рао Л., Деббас М., Саббатини П., Хокенбери Д., Корсмейер С., Уайт Э. (август 1992 г.). «Белки E1A аденовируса индуцируют апоптоз, который ингибируется белками E1B 19-кДа и Bcl-2» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 89 (16): 7742–7746. Бибкод : 1992PNAS...89.7742R . дои : 10.1073/pnas.89.16.7742 . ПМК 49787 . ПМИД 1457005 .
- ^ Вебстер К.А., Маскат Г.Е., Кедес Л. (апрель 1988 г.). «Продукты аденовируса E1A подавляют миогенную дифференцировку и ингибируют транскрипцию с мышечно-специфичных промоторов». Природа . 332 (6164): 553–557. Бибкод : 1988Natur.332..553W . дои : 10.1038/332553a0 . ПМИД 2965790 . S2CID 4355283 .
- ^ Маршруты Дж.М., Райан С., Клас А, Миура Т., Куль А., Поттер Т.А., Кук Дж.Л. (октябрь 2000 г.). «Экспрессия онкогена аденовируса E1A в опухолевых клетках усиливает уничтожение TNF-связанным лигандом, индуцирующим апоптоз (TRAIL)» . Журнал иммунологии . 165 (8): 4522–4527. дои : 10.4049/jimmunol.165.8.4522 . ПМИД 11035092 .
- ^ Фриш С.М. (май 2004 г.). «E1A как ген-супрессор опухоли: комментарий к С. Мадхусудану и др. Многоцентровое клиническое исследование генной терапии фазы I, включающее внутрибрюшинное введение комплекса E1A-липид у пациентов с рецидивирующим эпителиальным раком яичников, сверхэкспрессирующим онкоген HER-2 / neu» . Клинические исследования рака . 10 (9): 2905–2907. дои : 10.1158/1078-0432.CCR-04-0644 . ПМИД 15131023 .
- ^ Гранд RJ (январь 1987 г.). «Структура и функции белков ранней области 1 аденовируса» . Биохимический журнал . 241 (1): 25–38. дои : 10.1042/bj2410025 . ПМК 1147520 . ПМИД 2952111 .
- ^ «Страница E1A аденовируса 5» . публикация.uwo.ca . Проверено 22 октября 2020 г.
- ^ Шпиндлер К.Р., Энг С.И., Берк А.Дж. (март 1985 г.). «Белок ранней области 1А аденовируса необходим для максимальной репликации вирусной ДНК в клетках человека с остановкой роста» . Журнал вирусологии . 53 (3): 742–750. doi : 10.1128/JVI.53.3.742-750.1985 . ПМК 254702 . ПМИД 3973965 .
- ^ Хейс Б.В., Теллинг Г.К., Мят М.М., Уильямс Дж.Ф., Флинт С.Дж. (июнь 1990 г.). «Белок L4 аденовируса массой 100 килодальтон необходим для эффективной трансляции поздних видов мРНК вируса» . Журнал вирусологии . 64 (6): 2732–2742. doi : 10.1128/JVI.64.6.2732-2742.1990 . ПМК 249453 . ПМИД 2335816 .
- ^ Куэста Р., Си Кью, Шнайдер Р.Дж. (июль 2000 г.). «Аденовирус-специфическая трансляция путем замещения киназы Mnk1 из комплекса кэп-инициации eIF4F» . Журнал ЭМБО . 19 (13): 3465–3474. дои : 10.1093/emboj/19.13.3465 . ПМЦ 313943 . ПМИД 10880459 .
- ^ Сингх Дж., Исмаил А.М., Ли Дж.Й., Рамке М., Ли Дж.С., Дайер Д.В. и др. (февраль 2019 г.). «Дивергентная эволюция E1A CR3 в аденовирусе человека вида D» . Вирусы . 11 (2): 143. дои : 10.3390/v11020143 . ПМК 6409611 . ПМИД 30744049 .
- ^ Пелка П., Аблэк Дж.Н., Фонсека Г.Дж., Юсеф А.Ф., Мымрик Дж.С. (август 2008 г.). «Внутреннее структурное нарушение аденовируса E1A: вирусный молекулярный центр, связывающий множество разнообразных процессов» . Журнал вирусологии . 82 (15): 7252–7263. дои : 10.1128/JVI.00104-08 . ПМК 2493305 . ПМИД 18385237 .
- ^ Ферреон Дж.К., Мартинес-Ямут М.А., Дайсон Х.Дж., Райт П.Е. (август 2009 г.). «Структурная основа подрыва механизмов клеточного контроля аденовирусным онкобелком E1A» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (32): 13260–13265. Бибкод : 2009PNAS..10613260F . дои : 10.1073/pnas.0906770106 . ПМЦ 2726373 . ПМИД 19651603 .
- ^ Перейти обратно: а б Крисостомо Л., Сориано А.М., Фрост-младший, Олануби О., Мендес М., Пелка П. (декабрь 2017 г.). «Влияние С-конца E1A на репликативный цикл аденовируса» . Вирусы . 9 (12): 387. дои : 10.3390/v9120387 . ПМЦ 5744161 . ПМИД 29257057 .
- ^ Олануби О, Фрост-младший, Радко С, Пелка П (апрель 2017 г.). Бэнкс Л. (ред.). «Подавление передачи сигналов интерферона I типа с помощью E1A через RuvBL1/Понтин» . Журнал вирусологии . 91 (8): e02484–16, e02484–16. дои : 10.1128/JVI.02484-16 . ПМЦ 5375691 . ПМИД 28122980 .
- ^ Фрост Дж.Р., Олануби О., Ченг С.К., Сориано А., Крисостомо Л., Лопес А., Пелка П. (январь 2017 г.). «Взаимодействие аденовируса Е1А с белком млекопитающих Ku70/XRCC6». Вирусология . 500 : 11–21. дои : 10.1016/j.virol.2016.10.004 . ПМИД 27769014 .
- ^ Бэйли С.Т., Мымрик Дж.С. (сентябрь 1994 г.). «Белки аденовируса e1a и трансформация (обзор)». Международный журнал онкологии . 5 (3): 425–444. дои : 10.3892/ijo.5.3.425 . ПМИД 21559595 .
- ^ Феррари Р., Пеллегрини М., Хорвиц Г.А., Се В., Берк А.Дж., Курдистанский С.К. (август 2008 г.). «Эпигенетическое перепрограммирование аденовирусом е1а» . Наука . 321 (5892): 1086–1088. Бибкод : 2008Sci...321.1086F . дои : 10.1126/science.1155546 . ПМЦ 2693122 . ПМИД 18719284 .
- ^ Хендрикс Р., Штихлинг Н., Келен Дж., Курик Л., Липец А., Гребер У.Ф. (апрель 2014 г.). «Врожденный иммунитет к аденовирусу» . Генная терапия человека . 25 (4): 265–284. дои : 10.1089/hum.2014.001 . ПМЦ 3996939 . ПМИД 24512150 .