Похищение кепки
Первым этапом транскрипции и праймера некоторых негативных одноцепочечных РНК-вирусов является захват кэпа , при котором первые 10–20 остатков РНК клетки-хозяина удаляются (захватываются) и используются в качестве 5'-кэпа для инициации синтеза зарождающейся вирусной мРНК. [1] Затем вирусная РНК-зависимая РНК-полимераза (RdRp) может приступить к репликации генома с отрицательным смыслом из матрицы с положительным смыслом. Захват кэпа также объясняет, почему некоторые вирусные мРНК имеют 5'-концевые удлинения из 10-20 нуклеотидов, которые не кодируются в геноме. Примеры вирусов, которые захватывают шапки, включают вирусы гриппа ( Orthomyxoviridae ), вирус Ласса ( Arenaviridae ), вирус Хантаан ( Hantaviridae ) и вирус лихорадки долины Рифт ( Phenuiviridae ). Большинство вирусов захватывают 15-20 нуклеотидов, за исключением семейств Arenaviridae и Nairoviridae и рода Thogotovirus ( Orthomyxoviridae ), которые используют более короткую цепь. [2]
У вируса гриппа захват крышки происходит в ядре клетки. захватывающей кэп, Функция эндонуклеазы, содержится в субъединице PA РНК -полимеразы . [3]
У Arenaviridae и Bunyavirales захват крышки происходит в цитоплазме. [4]
Этапы кражи кепки
[ редактировать ]Перехват крышки происходит в три основных этапа:
1) Вирусный белок RdRp или N связывается с 5'-метилированной структурой cap-1 или cap-2 мРНК хозяина.
2) Вирусная эндонуклеаза расщепляет мРНК на несколько нуклеотидов ниже кэпа.
3) Кэпированная РНК, используемая в качестве праймера для инициации синтеза вирусной мРНК, осуществляемого RdRp. [2]
Захват крышки и транскрипция при гриппе
[ редактировать ]Схватывание крышки лучше всего описано у вирусов гриппа, особенно гриппа А. У Orthomyxoviridae , вирусного семейства гриппа, RdRp разделен на три субъединицы: PA, PB1 и PB2.
PB1 сначала связывается с 5'-концом вирусной РНК (вРНК), активируя PB2 и заставляя 3'-конец вРНК образовывать двухцепочечную зону с 5'-концом. PB2 приступает к связыванию клеточной мРНК с N7-метилгуанозином (м 7 G) закрытый 5'-конец. Субъединица PA впоследствии отщепляет последовательность 10-13 нуклеотидов от кэп-структуры посредством эндонуклеазной активности на N-конце. [5] Точное место расщепления зависит как от расстояния между PB2 и PA RdRp (около 50 ангстрем или 10-13 нуклеотидов), так и от последовательности мРНК. Затем субъединица PB1, обладающая полимеразной активностью, первоначально добавляет два новых нуклеотида. Кэп-праймер перемещается через выходной туннель продукта в домене PB1 и служит праймером для транскрипции. Нуклеотиды 3'-UCGUUUU вРНК не связаны с полимеразой, а свободны для комплементарного связывания с кэпированным праймером РНК для обеспечения стабильности. Затем транскрипция начинается с остатка G или C на 3'-конце кэпированного праймера. [6] Наконец, субъединица PB1 завершает удлинение цепи в каноническом направлении от 5' к 3', освобождая кэп, но сохраняя связанным 5'-конец. Вирусный 3'-хвост поли-А добавляется в конце транскрипции из-за торможения полимеразы из-за стерических препятствий петли вРНК. [7] Полученная вирусная мРНК выглядит идентично мРНК хозяина, что позволяет эндогенным клеточным механизмам осуществлять процессинг и ядерный экспорт.
Декепированные мРНК хозяина подвергаются целенаправленной деградации, что приводит к подавлению клеточной мРНК. RdRp гриппа также взаимодействует с C-концевым доменом клеточной полимеразы II (Pol II), который потенциально способствует вирусной транскрипции путем изменения конформации RdRp. Кроме того, за счет снижения численности Pol II грипп может начать отключать критическую транскрипцию хозяина. [8]
Перехват ограничения не используется во время репликации. Вместо этого RdRp выполняет этап «заполнения и перестройки», гарантируя, что геном полностью скопирован. В этом механизме RdRp устанавливает праймер внутри, затем вРНК перестраивается для продолжения репликации. [9]
Кэп-связывающий домен PB2 вируса гриппа имеет уникальную складку, но для выполнения м. 7 Связывание G-кэпа аналогично другим белкам, связывающим кэп. PA является членом семейства нуклеаз PD(D/E)XK, которые используют ионы двухвалентных металлов для расщепления нуклеиновой кислоты. Однако он имеет своеобразный остаток гистидина в активном центре, который связывает ион Mn2+, используемый для расщепления. [5]
Лекарственная терапия гриппа
[ редактировать ]США В октябре 2018 года FDA одобрило балоксавир марбоксил для лечения острого неосложненного гриппа , что стало первым новым классом противовирусных препаратов против гриппа за более чем два десятилетия. [10] Препарат использует знания о захвате кэпа путем нацеливания и ингибирования эндонуклеазной функции субъединицы PA, что не позволяет вирусу инициировать транскрипцию. Балоксавир марбоксил (Ксофлюза) эффективен против гриппа А и В. [11]
Похищение шапки у Arenaviridae и Bunyavirales.
[ редактировать ]Семейство Arenaviridae и отряд Bunyavirales также представляют собой сегменто-негативные одноцепочечные РНК-вирусы. Проверенный Мн 2+ зависимая эндонуклеаза расположена на N-конце белка L. TN-концевой домен консервативен в разных семьях, что указывает на эволюционное сходство. Однако кэп-связывающий домен не подтвержден для каждого семейства вирусов, но считается, что он расположен в белке L или нуклеокапсиде (N или NP).[1] У буньявирусов предпочтение эндонуклеазного расщепления и нуклеотидных мотивов варьируется в зависимости от семейства, рода и вида. Эта вариация возникает из-за необходимости спаривания некоторых оснований с 3'-концом вирусного генома. [7]
Структура нуклеопротеина вируса Ласса ( Arenaviridae ) содержит вторую нуклеазу. Исследователи предполагают, что он участвует в ослаблении реакции интерферона, но он также содержит сайт связывания dTTP, который можно использовать для захвата кепки. В этой модели белки L и N взаимодействуют в процессе захвата кепки. Двухдоменная модель была также предложена для хантавирусов, но белок N в вирусе лихорадки рифтовой долины ( Phenuiviridae ) не обладает такими же свойствами. [12]
Похищение кепки у Hantaviridae
[ редактировать ]Похищение шапки также было тщательно исследовано у представителей семейства Hantaviridae ( Bunyavirales ). Есть доказательства того, что белок N связывается с 5'-кэпами и защищает их от деградации клеточными механизмами. Белок N накапливается в цитоплазматических клеточных процессинговых тельцах (P-тельцах), изолируя защищенные 5'-кэпы в качестве пула доступных праймеров для RdRp, чтобы начать синтез вирусной мРНК. В вРНК есть четыре нуклеотида, которые примыкают к 5'-кэпу для связывания. Вирус преимущественно расщепляет кэп мРНК по остатку G, расположенному на 14 нуклеотидов ниже кэпа. Кроме того, он обычно расщепляет кэпы нонсенс-мРНК вместо активно транслируемой мРНК. Белок N может защищать кэпы мРНК хозяина без P-тел, но они не используются RdRp так эффективно. [13]
Hantaviridae G. RdRp также может участвовать в механизме «примирования и перестройки»: олигонуклеотид-хозяин запускает транскрипцию мРНК и инициирует транскрипцию с помощью терминального остатка После добавления нескольких нуклеотидов возникающая РНК перестраивается, перемещая два нуклеотида назад по повторяющейся концевой последовательности (AUCAUCAUC), так что хозяин G снова становится первым нуклеотидом, создавая удлинение 5'-конца. [14]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Декроли, Э; Канард, Б. (июнь 2017 г.). «Биохимические принципы и ингибиторы, препятствующие путям блокирования вируса» . Современное мнение в вирусологии . 24 : 87–96. дои : 10.1016/j.coviro.2017.04.003 . ПМЦ 7185569 . ПМИД 28527860 .
- ^ Jump up to: а б Декроли, Этьен; Феррон, Франсуа; Лескар, Жюльен; Канард, Бруно (5 декабря 2011 г.). «Обычные и нетрадиционные механизмы блокирования вирусной мРНК» . Обзоры природы. Микробиология . 10 (1): 51–65. дои : 10.1038/nrmicro2675 . ISSN 1740-1534 . ПМК 7097100 . ПМИД 22138959 .
- ^ Диас, Александр; Бувье, Дени; Крепен, Тибо; Маккарти, Эндрю А.; Харт, Даррен Дж.; Боден, Флоренция; Кьюсак, Стивен; Руигрок, Роб WH (16 апреля 2009 г.). «Эндонуклеаза, захватывающая кепку полимеразы вируса гриппа, находится в субъединице PA». Природа . 458 (7240): 914–918. Бибкод : 2009Natur.458..914D . дои : 10.1038/nature07745 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 19194459 . S2CID 4421958 .
- ^ «Похищение кепки ~ Страница ViralZone» . www.viralzone.expasy.org . Проверено 5 декабря 2019 г.
- ^ Jump up to: а б Крепен, Тибо; Диас, Александр; Паленсия, Андрес; Суэйл, Кристофер; Кьюсак, Стивен; Руигрок, Роб WH (15 сентября 2010 г.). «Мутационный анализ и анализ связывания металлов эндонуклеазного домена субъединицы PA полимеразы вируса гриппа» . Журнал вирусологии . 84 (18): 9096–9104. дои : 10.1128/JVI.00995-10 . ISSN 0022-538X . ПМЦ 2937609 . ПМИД 20592097 .
- ^ Де Влугт, Кори; Сикора, Дорота; Пельчат, Мартин (16 ноября 2018 г.). «Взгляд на грипп: захват вируса» . Вирусы . 10 (11): 641. дои : 10.3390/v10110641 . ISSN 1999-4915 . ПМК 6266781 . ПМИД 30453478 .
- ^ Jump up to: а б «Овидий: Добро пожаловать к Овидию» . ovidsp.dc2.ovid.com . Проверено 5 декабря 2019 г.
- ^ Уокер, Александр П.; Фодор, Эрвин (май 2019 г.). «Взаимодействие между вирусом гриппа и транскрипционным механизмом РНК-полимеразы II хозяина» . Тенденции в микробиологии . 27 (5): 398–407. дои : 10.1016/j.tim.2018.12.013 . ISSN 1878-4380 . ПМК 6467242 . ПМИД 30642766 .
- ^ Ойманс, Джудит; Те Велтуис, Артян Дж.В. (1 февраля 2018 г.). «Механизм прайминга и перестройки во время репликации вируса гриппа А» . Журнал вирусологии . 92 (3). дои : 10.1128/JVI.01773-17 . ISSN 1098-5514 . ПМК 5774886 . ПМИД 29118119 .
- ^ Комиссар, Управление. «Сообщения в прессе – FDA одобряет новый препарат для лечения гриппа» . www.fda.gov . Проверено 25 октября 2018 г.
- ^ О'Хэнлон, Райан; Шоу, Меган Л. (апрель 2019 г.). «Балоксавир марбоксил: новый препарат от гриппа на рынке». Современное мнение в вирусологии . 35 : 14–18. дои : 10.1016/j.coviro.2019.01.006 . ISSN 1879-6265 . ПМИД 30852344 . S2CID 73726080 .
- ^ Морен, Бенджамин; Кутар, Бруно; Лельке, Микаэла; Феррон, Франсуа; Кербер, Роми; Джамал, Саид; Франжёль, Антуан; Баронти, Сесиль; Шаррель, Реми; де Ламбаллери, Ксавье; Фонрейн, Клеменс (16 сентября 2010 г.). «N-концевой домен белка L аренавируса представляет собой РНК-эндонуклеазу, необходимую для транскрипции мРНК» . ПЛОС Патогены . 6 (9): e1001038. дои : 10.1371/journal.ppat.1001038 . ISSN 1553-7374 . ПМЦ 2940758 . ПМИД 20862324 .
- ^ Мир, М.А.; Дюран, Вашингтон; Хьелле, БЛ; Йе, К.; Панганибан, Австралия (9 декабря 2008 г.). «Хранение клеточных 5'-кэпов мРНК в P-тельцах для захвата вирусных кэпов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 105 (49): 19294–19299. Бибкод : 2008PNAS..10519294M . дои : 10.1073/pnas.0807211105 . ISSN 0027-8424 . ПМК 2614755 . ПМИД 19047634 .
- ^ Ченг, Эрдонг; Мир, Мохаммед А. (сентябрь 2012 г.). «Признаки 5'-конца мРНК хозяина для эффективного захвата кепки хантавируса» . Журнал вирусологии . 86 (18): 10173–10185. дои : 10.1128/JVI.05560-11 . ISSN 1098-5514 . ПМЦ 3446632 . ПМИД 22787213 .