Большой опухолевый антиген
Большой опухолевый антиген (также называемый большим Т-антигеном и сокращенно LTag или LT ) представляет собой белок, в геномах полиомавирусов кодируемый , которые представляют собой небольшие вирусы с двухцепочечной ДНК . LTag экспрессируется на ранних стадиях инфекционного цикла и необходим для пролиферации вируса. Содержащий четыре хорошо консервативных белковых домена , а также несколько внутренне неупорядоченных областей , LTag представляет собой довольно крупный многофункциональный белок; у большинства полиомавирусов его составляет около 600-800 аминокислот длина . LTag имеет две основные функции, обе из которых связаны с репликацией вирусного генома : он раскручивает ДНК вируса, чтобы подготовить его к репликации, и взаимодействует с белками в клетке-хозяине, нарушая регуляцию клеточного цикла хозяина репликации ДНК , чтобы можно было использовать механизм . для репликации генома вируса. Некоторые белки LTag полиомавируса - в первую очередь хорошо изученный большой опухолевый антиген SV40 из вируса SV40 - являются онкобелками , которые могут вызывать неопластическую трансформацию в клетке-хозяине. [ 2 ] [ 3 ]
Доменная структура
[ редактировать ]Белки LTag полиомавируса содержат четыре хорошо консервативных глобулярных белковых домена : от N-конца до C-конца , это J-домен, домен-связывающий источник (OBD), цинк -связывающий домен и домен AAA+ АТФазы . Домены связаны внутренне неупорядоченными областями , которые сами по себе часто функционально важны 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 фосфорилироваться и в некоторых штаммах важен, хотя молекулярный механизм его важности неясен. [ 3 ]
У некоторых полиомавирусов усеченные варианты белка LTag образуются путем альтернативного сплайсинга , не включающего геликазные (цинк-связывающие и АТФазные) компоненты. Эти укороченные LTag сохраняют способность взаимодействовать с некоторыми белками, регулирующими клеточный цикл, и участвуют в трансформации клеток, но не в репликации вирусного генома. [ 2 ] [ 4 ]
Домен J
[ редактировать ]Домен J представляет собой DnaJ молекулярный шаперон , который необходим для репликации вирусного генома in vivo (но без него можно обойтись в бесклеточных лабораторных экспериментах). Домен J взаимодействует с белками теплового шока Hsc70 . Во многих LT-тегах полиомавируса N-концевой домен J представляет собой мотив последовательности , который опосредует связывание LTag с белком ретинобластомы клетки-хозяина , что является ключевым фактором, определяющим развитие клеточного цикла . Эта неструктурированная линкерная область также содержит последовательность ядерной локализации , которая заставляет клетку-хозяина транспортировать белок из цитоплазмы , где он транслируется в ядро , где он выполняет свои функции, связанные с репликацией. [ 3 ]
Домен привязки к источнику
[ редактировать ]вирусного генома OBD связывает начало репликации , распознавая определенные последовательности, которые встречаются в части вирусного генома, известной как некодирующая контрольная область . Он также образует взаимодействия с белками клетки-хозяина, такими как белок репликации A и Nbs1 . OBD необходим для репликации вируса. [ 3 ]
Цинксвязывающий домен
[ редактировать ]Цинк-связывающий и АТФазный домены вместе составляют геликазную часть белка LTag. Основная функция цинксвязывающего домена — олигомеризация LTag. Формирование додекамерных структур (два гексамерных кольца) необходимо для хеликазной активности, которая начинается в начале репликации посредством координации между OBD, цинк-связывающим и АТФазным доменами. [ 2 ] [ 3 ]
АТФазный домен
[ редактировать ]
Домен АТФазы является членом семейства АТФаз ААА+ такие как АТФ -связывающий блок Уокера А. и содержит консервативные мотивы , энергия гидролиза АТФ необходима Для активности геликазы . Домен АТФазы также содержит области, ответственные за белок-белковые взаимодействия с белками клетки-хозяина, в первую очередь топоизомеразой 1 и регулятором клеточного цикла p53 . LTag уникален среди известных AAA+ АТФаз тем, что он способен инициировать плавление ДНК вокруг источника; в большинстве таких случаев за этот этап отвечает отдельный белок-инициатор, после чего геликаза продолжает раскручиваться. [ 2 ] [ 3 ]
Функция
[ редактировать ]клетки-хозяина Основные функции LTag в жизненном цикле вируса включают нарушение регуляции клеточного цикла 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. SV40 LTag может индуцировать S-фазу и активировать реакцию повреждения ДНК клетки-хозяина. [ 3 ] Скоординированные действия областей OBD и геликазы приводят к физическим манипуляциям с вирусным геномом, плавлению двойной спирали ДНК в начале репликации и раскручиванию кольцевой хромосомы ДНК в двунаправленном направлении. [ 2 ] [ 3 ] По структуре и функциям LTag напоминает онкопротеины вируса папилломы человека . [ 2 ]
Выражение
[ редактировать ]
LTag кодируется в «ранней области» генома полиомавируса, названной так потому, что эта область генома экспрессируется на ранних стадиях 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, процессируемая методом альтернативного сплайсинга . Ген LTag обычно кодируется двумя экзонами , первый из которых перекрывается с геном антигена малых опухолей (STAg); в результате эти два белка имеют общую N-концевую последовательность, состоящую примерно из 80 остатков, в то время как остальные ~90 остатков STag не являются общими. [ 4 ] [ 7 ] У некоторых полиомавирусов, особенно у мышиного полиомавируса , первого открытого члена семейства и эффективного онковируса , дополнительный белок, называемый средним опухолевым антигеном, экспрессируется из ранней области и очень эффективен при клеточной трансформации. [ 8 ]
Клеточная трансформация
[ редактировать ]Некоторые, но не все, полиомавирусы являются онковирусами, способными вызывать неопластическую трансформацию в некоторых клетках. В онкогенных полиомавирусах за трансформационную активность ответственны опухолевые антигены, хотя точные молекулярные механизмы варьируются от одного вируса к другому. [ 3 ] [ 2 ] [ 9 ]
СВ40
[ редактировать ]Большой Т-антиген SV40 вируса SV40 является наиболее хорошо изученным членом семейства LTag. SV40, также известный как полиомавирус 1 Macaca mulatta , в природе инфицирует обезьян и не вызывает заболевания; однако он является онкогенным для некоторых грызунов и может иммортализовать некоторые клетки человека в первичной культуре клеток . SV40 имеет три ранних белка : большой опухолевый антиген, малый опухолевый антиген и небольшой белок 17kT, большая часть последовательности которого совпадает с N-концом LTag. Из них LTag в первую очередь отвечает за клеточную трансформацию. STag сам по себе не может трансформировать клетки, но повышает эффективность, с которой LTag выполняет эту функцию. Трансформирующий эффект LTag во многом можно объяснить его способностью связывать белок ретинобластомы (Rb) и супрессор опухоли белок- p53 ; отмена любого сайта связывания делает LTag неспособным трансформировать первичные культивируемые клетки. [ 10 ] Фактически, р53, который теперь признан ключевым фактором канцерогенеза, изначально был открыт благодаря его способности связывать LTag. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]
Мышиный полиомавирус
[ редактировать ]Мышиный полиомавирус (MPyV), описанный в 1950-х годах, был первым открытым полиомавирусом, который может вызывать опухоли у грызунов. MPyV имеет три ранних белка; помимо LTag и STag он также экспрессирует средний опухолевый антиген , который в первую очередь отвечает за трансформирующую активность вируса. [ 10 ]
Полиомавирус клеток Меркеля
[ редактировать ]Полиомавирус клеток Меркеля (MCPyV), также известный как полиомавирус человека 5 , естественным образом инфицирует людей и связан с карциномой клеток Меркеля (MCC), редкой формой рака кожи, происходящей из клеток Меркеля . Хотя инфекция MCPyV распространена и обычно протекает бессимптомно, подавляющее большинство опухолей MCC обладают геномно интегрированной копией генома полиомавируса. [ 9 ] [ 13 ] MCPyV обладает четырьмя ранними белками, включая альтернативную изоформу сплайсинга 57kT и альтернативный белок, называемый ALTO. В полиомавирусе клеток Меркеля, в отличие от SV40, сам по себе LTag не поддерживает эффективную репликацию вируса, и требуется STag. Сравнение последовательностей MCPyV и SV40 LTag позволяет предположить, что они обладают схожей способностью к белок-белковым взаимодействиям , включая сохранение сайтов связывания Rb и p53. [ 9 ] Мутации в MCPyV LTag, связанные с опухолями, состоят из крупных усечений С-конца, которые устраняют функции репликации ДНК белка путем удаления цинк-связывающих и АТФазных/хеликазных доменов, не затрагивая эти сайты белок-белкового взаимодействия. [ 14 ] [ 15 ]
Роль в таксономии
[ редактировать ]LTag — крупный белок, домены которого можно обнаружить и аннотировать биоинформатически . В результате его часто используют для сравнения и определения взаимоотношений между полиомавирусами. Международный комитет по таксономии вирусов в настоящее время классифицирует полиомавирусы в первую очередь по идентичности последовательностей их генов LTag. [ 16 ] Эта система была подвергнута сомнению в ходе филогенетических исследований, предполагающих, что эволюционные истории LTag и основного капсидного белка VP1 расходятся и что некоторые современные полиомавирусы представляют собой химерные линии. [ 17 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гай, Дахай; Ван, Дамиан; Ли, Шу-Син; Чен, Сяоцзян С. (06 декабря 2016 г.). «Структура большой Т-гексамерной хеликазы SV40 в комплексе с ДНК, богатой АТ» . электронная жизнь . 5 . дои : 10.7554/eLife.18129 . ISSN 2050-084X . ПМК 5140265 . ПМИД 27921994 . (Отозвано, см. два : 10.7554/eLife.46910 , ПМИД 30942691 )
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Топалис, Д.; Андрей, Г.; Снук, Р. (февраль 2013 г.). «Большой опухолевый антиген: белок «швейцарского ножа», обладающий функциями, необходимыми для жизненного цикла полиомавируса». Противовирусные исследования . 97 (2): 122–136. дои : 10.1016/j.antiviral.2012.11.007 . ПМИД 23201316 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Ан, Пинг; 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 . ПМИД 22994493 .
- ^ Jump up to: а б Моенс, У.; Ван Гелю, М.; Йоханнессен, М. (5 мая 2007 г.). «Онкогенный потенциал регуляторных белков полиомавируса человека» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 64 (13): 1656–1678. дои : 10.1007/s00018-007-7020-3 . ПМЦ 11136119 . ПМИД 17483871 . S2CID 31314244 .
- ^ Лилистрем, Уэйн; Кляйн, Майкл Г.; Чжан, Жунгуан; Иоахимяк, Анджей; Чен, Сяоцзян С. (1 сентября 2006 г.). «Кристаллическая структура большого Т-антигена SV40, связанного с p53: взаимодействие между вирусным онкобелком и клеточным супрессором опухоли» . Гены и развитие . 20 (17): 2373–2382. дои : 10.1101/gad.1456306 . ISSN 0890-9369 . ПМК 1560412 . ПМИД 16951253 .
- ^ Гейнор, Энн М.; Ниссен, Майкл Д.; Уэйти, Дэвид М.; Маккей, Ян М.; Ламберт, Стивен Б.; Ву, Гуан; Бреннан, Дэниел К.; Сторч, Грегори А.; Слотс, Тео П. (4 мая 2007 г.). «Идентификация нового полиомавируса у больных острыми инфекциями дыхательных путей» . ПЛОС Патогены . 3 (5): е64. doi : 10.1371/journal.ppat.0030064 . ISSN 1553-7374 . ПМК 1864993 . ПМИД 17480120 .
- ^ Ван Гелю, Марике; Хан, Махмуд Тарек Хасан; Элерс, Бернхард; Моенс, Уго (ноябрь 2012 г.). «Анализ генома новых полиомавирусов человека» . Обзоры по медицинской вирусологии . 22 (6): 354–377. дои : 10.1002/rmv.1711 . ПМИД 22461085 .
- ^ Флюк, 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. дои : 10.1128/MMBR.00009-09 . ПМЦ 2738132 . ПМИД 19721090 .
- ^ Jump up to: а б с Стакайтите, Габриэле; Вуд, Дженнифер Дж.; Найт, Лаура М.; Абдул-Сада, Хусейн; Азахар, Нур Сухана; Нвогу, Нненна; Макдональд, Эндрю; Уайтхаус, Адриан (27 июня 2014 г.). «Полиомавирус клеток Меркеля: молекулярный взгляд на самый недавно обнаруженный вирус опухоли человека» . Рак 6 (3): 1267–1297. дои : 10.3390/cancers6031267 . ПМК 4190541 . ПМИД 24978434 .
- ^ Jump up to: а б с Ченг, Цзинвэй; ДеКаприо, Джеймс А.; Флак, Мишель М.; Шаффхаузен, Брайан С. (2009). «Клеточная трансформация антигенами Т-вируса обезьяньего вируса 40 и мышиного вируса полиомы» . Семинары по биологии рака . 19 (4): 218–228. doi : 10.1016/j.semcancer.2009.03.002 . ПМК 2694755 . ПМИД 19505649 .
- ^ Лейн, ДП; Кроуфорд, Л.В. (15 марта 1979 г.). «Т-антиген связан с белком-хозяином в клетках, трансформированных SY40». Природа . 278 (5701): 261–263. Бибкод : 1979Natur.278..261L . дои : 10.1038/278261a0 . ПМИД 218111 . S2CID 4357967 .
- ^ Линцер, Дэниел И.Х.; Левин, Арнольд Дж. (1979). «Характеристика клеточного опухолевого антигена SV40 с молекулярной массой 54 тыс. Дальтон, присутствующего в SV40-трансформированных клетках и неинфицированных клетках эмбриональной карциномы». Клетка . 17 (1): 43–52. дои : 10.1016/0092-8674(79)90293-9 . ПМИД 222475 . S2CID 38710686 .
- ^ Фэн, Хуэйчэнь; Шуда, Масахиро; Чанг, Юань; Мур, Патрик С. (22 февраля 2008 г.). «Клональная интеграция полиомавируса в клеточную карциному Меркеля человека» . Наука . 319 (5866): 1096–1100. Бибкод : 2008Sci...319.1096F . дои : 10.1126/science.1152586 . ISSN 0036-8075 . ПМК 2740911 . ПМИД 18202256 .
- ^ Шуда, Масахиро; Фэн, Хуэйчэнь; Квун, Хён Джин; Розен, Стивен Т.; Гёруп, Оле; Мур, Патрик С.; Чанг, Юань (21 октября 2008 г.). «Мутации Т-антигена являются опухолеспецифическим признаком полиомавируса клеток Меркеля у человека» . Труды Национальной академии наук . 105 (42): 16272–16277. Бибкод : 2008PNAS..10516272S . дои : 10.1073/pnas.0806526105 . ISSN 0027-8424 . ПМК 2551627 . ПМИД 18812503 .
- ^ Вендзицки, Джастин А.; Мур, Патрик С.; Чанг, Юань (01 апреля 2015 г.). «Большие Т- и малые Т-антигены полиомавируса клеток Меркеля» . Современное мнение в вирусологии . 11 : 38–43. дои : 10.1016/j.coviro.2015.01.009 . ISSN 1879-6265 . ПМЦ 4456251 . ПМИД 25681708 .
- ^ Кальвиньяк-Спенсер, Себастьен; Фельткамп, Мариет CW; Догерти, Мэтью Д.; Моенс, Уго; Рамквист, Торбьёрн; Джоне, Реймар; Элерс, Бернхард (29 февраля 2016 г.). «Обновление таксономии семейства Polyomaviridae» . Архив вирусологии . 161 (6): 1739–1750. дои : 10.1007/s00705-016-2794-y . hdl : 10037/13151 . ПМИД 26923930 .
- ^ Бак, Кристофер Б.; Дорслаер, Коенраад Ван; Перетти, Альберто; Геогеган, Эйлин М.; Тиса, Майкл Дж.; Ан, Пинг; Кац, Джошуа П.; Пипас, Джеймс М.; Макбрайд, Элисон А. (19 апреля 2016 г.). «Древняя эволюционная история полиомавирусов» . ПЛОС Патогены . 12 (4): e1005574. дои : 10.1371/journal.ppat.1005574 . ISSN 1553-7374 . ПМЦ 4836724 . ПМИД 27093155 .