Белок нуклеокапсида коронавируса
Нуклеокапсидный белок | |||
---|---|---|---|
Идентификаторы | |||
Символ | CoV_nucleocap | ||
Пфам | PF00937 | ||
ИнтерПро | ИПР001218 | ||
|
Белок нуклеокапсида (N) представляет собой белок , который упаковывает РНК с положительным смыслом геном коронавирусов структур , с образованием рибонуклеопротеиновых заключенных внутри вирусного капсида . [2] [3] Белок N является наиболее экспрессируемым из четырех основных структурных белков коронавируса . [2] Помимо взаимодействий с РНК , N образует белок-белковые взаимодействия с мембранным белком (М) коронавируса . в процессе сборки вируса [2] [3] N также выполняет дополнительные функции по управлению клеточным циклом клетки-хозяина. [3] [4] Белок N обладает высокой иммуногенностью , и антитела к N обнаруживаются у пациентов, перенесших SARS и COVID-19 . [5]
История
[ редактировать ]Впервые COVID-19 был выявлен в январе 2020 года. 20 января у пациента в штате Вашингтон был поставлен диагноз коронавирусной инфекции. Группа ученых из Центров по контролю и профилактике заболеваний в Атланте, штат Джорджия, выделила вирус из мазков из носоглотки и ротоглотки и смогла охарактеризовать геномную последовательность , свойства репликации и клеточной культуры тропизм из мазков. Вскоре после этого они предоставили вирус более широкому научному сообществу, «поместив его в два хранилища вирусных реагентов». [6]
Структура
[ редактировать ]Белок N состоит из двух основных белковых доменов, соединенных внутренне неупорядоченной областью (IDR), известной как линкерная область, с дополнительными неупорядоченными сегментами на каждом конце. [2] [3] Третий небольшой домен на С-концевом хвосте, по-видимому, имеет упорядоченную альфа-спиральную вторичную структуру и может участвовать в формировании олигомерных ансамблей более высокого порядка. [7] В SARS-CoV , возбудителе SARS , белок N имеет 422 аминокислотных остатка. длину [2] а у SARS-CoV-2 , возбудителя COVID-19 , он состоит из 419 остатков. [7] [8]
Как N-концевой , так и C-концевой домены способны связывать РНК . С-концевой домен образует димер , который, вероятно, находится в нативном функциональном состоянии. [2] Части IDR, особенно мотив консервативной последовательности, богатый остатками серина и аргинина (область, богатая SR), также могут быть вовлечены в образование димера, хотя сообщения об этом различаются. [2] [3] более высокого порядка, образующиеся через С-концевой домен, неясно, играют ли эти структуры физиологическую роль. олигомеры Хотя кристаллографически наблюдались [2] [9]
С-концевой димер был структурно охарактеризован с помощью рентгеновской кристаллографии для нескольких коронавирусов и имеет высококонсервативную структуру. [7] N-концевой домен, иногда известный как РНК-связывающий домен , хотя другие части белка также взаимодействуют с РНК, также был кристаллизован и изучен с помощью спектроскопии ядерного магнитного резонанса в присутствии РНК. [10]
Посттрансляционные модификации
[ редактировать ]Белок N посттрансляционно модифицируется путем фосфорилирования в сайтах, расположенных в IDR, особенно в области, богатой SR. [2] [11] SARS-CoV-2Белок нуклеокапсида (N) представляет собой аргинин, метилированный белком аргининметилтрансферазой 1 (PRMT1) по остаткам R95 и R177. Ингибитор PRMT типа I (MS023) или замена R95 или R177 лизином ингибирует взаимодействие белка N с 5'-UTR геномной РНК SARS-CoV-2, свойство, необходимое для вирусной упаковки | doi: 10.1016/j.jbc.2021.100821 | PMID 34029587. У некоторых коронавирусов об АДФ-рибозилировании белка N. также сообщалось [12] [11] Было обнаружено, что N-белок SARS-CoV подвергается SUMOилированию , функциональное значение которого неясно , а N-белки нескольких коронавирусов, включая SARS-CoV-2, подвергаются протеолитическому расщеплению . [11] [13] [14]
Выражение и локализация
[ редактировать ]Белок N наиболее высоко экспрессируется в клетках-хозяевах из четырех основных структурных белков . [2] Как и другие структурные белки, ген, расположен на 3'-конце генома кодирующий белок N , . [3]
Белок N локализуется преимущественно в цитоплазме . [3] У многих коронавирусов популяция белка N локализована в ядрышке . [3] [4] [15] Считается, что это связано с его влиянием на клеточный цикл . [4]
Функция
[ редактировать ]Упаковка генома и сборка вируса
[ редактировать ]Белок N связывается с РНК , образуя структуры рибонуклеопротеина (РНП) для упаковки генома в вирусный капсид . [2] [3] Образовавшиеся частицы РНП имеют примерно сферическую форму и организованы в гибкие спиральные структуры внутри вируса. [2] [3] Считается, что образование РНП связано с аллостерическими взаимодействиями между РНК и множеством РНК-связывающих областей белка. [2] [9] Димеризация N важна для сборки РНП. Инкапсидация генома происходит посредством взаимодействия между N M. и [2] [3] N необходим для сборки вируса. [3] N также служит белком-шапероном для формирования структуры РНК в геномной РНК. [3] [9]
Синтез геномной и субгеномной РНК
[ редактировать ]В синтезе геномной РНК, по-видимому, участвует белок N. N физически колокализуется с вирусной РНК-зависимой РНК-полимеразой в начале цикла репликации и образует взаимодействия с неструктурным белком 3 , компонентом комплекса репликаза-транскриптаза . [3] Хотя N, по-видимому, способствует эффективной репликации геномной РНК, он не требуется для транскрипции РНК у всех коронавирусов. [3] [17] По крайней мере, в одном коронавирусе, вирусе трансмиссивного гастроэнтерита (TGEV), N участвует в переключении матрицы при производстве субгеномных мРНК , процессе, который является отличительной особенностью вирусов отряда Nidovirales . [3] [17] [18]
Эффекты клеточного цикла
[ редактировать ]Коронавирусы манипулируют клеточным циклом клетки-хозяина с помощью различных механизмов. у некоторых коронавирусов, включая SARS-CoV Сообщалось, что , белок N вызывает остановку клеточного цикла в S-фазе посредством взаимодействия с циклином-CDK . [3] [4] При SARS-CoV область связывания циклинбокса в белке N может служить субстратом фосфорилирования циклин-CDK . [3] Транспортировка N в ядрышко также может играть роль в эффектах клеточного цикла. [4] В более широком смысле, N может участвовать в снижении активности трансляции белков клетки-хозяина . [3]
Влияние на иммунную систему
[ редактировать ]Белок N участвует в вирусном патогенезе посредством воздействия на компоненты иммунной системы . В SARS-CoV , [3] [19] [20] БВРС-КоВ , [21] и SARS-CoV-2 , [22] Сообщалось, что N подавляет реакцию интерферона .
Эволюция и сохранение
[ редактировать ]Последовательности и структуры N-белков разных коронавирусов, особенно С-концевые домены, по-видимому, хорошо консервативны. [2] [7] [23] Сходство между структурой и топологией N-белков коронавирусов и артеривирусов предполагает общее эволюционное происхождение и подтверждает отнесение этих двух групп к общему порядку Nidovirales . [2] [3]
Исследование последовательностей SARS-CoV-2, собранных во время пандемии COVID-19, показало, что миссенс-мутации наиболее распространены в центральной линкерной области белка, что позволяет предположить, что эта относительно неструктурированная область более толерантна к мутациям, чем структурированные домены. [7] Отдельное исследование последовательностей SARS-CoV-2 выявило по крайней мере один сайт в белке N при положительном отборе . [24]
Свойства белка N, заключающиеся в том, что он хорошо консервативен, нечасто рекомбинирует и вызывает сильный Т-клеточный ответ, привели к тому, что его стали изучать в качестве потенциальной мишени для вакцин против коронавируса. [25] [26] [23] [27] Вакцина-кандидат UB-612 — одна из таких экспериментальных вакцин, которая нацелена на белок N наряду с другими вирусными белками, чтобы попытаться вызвать широкий иммунитет. [28] [29]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Солодовников Алексей; Архипова Валерия (29 июля 2021 г.). « Достоверно красиво: как мы сделали 3D-модель SARS-CoV-2». Н+1 . Архивировано из оригинала 30 июля 2021 г. Проверено 30 июля 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п Чанг, Чунг-ке; Хоу, Мин-Хон; Чанг, Чи-Фон; Сяо, Чван-Дэн; Хуан, Тай-хуан (март 2014 г.). «Нуклеокапсидный белок коронавируса SARS – формы и функции» . Противовирусные исследования . 103 : 39–50. дои : 10.1016/j.antiviral.2013.12.009 . ПМЦ 7113676 . ПМИД 24418573 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в Макбрайд, Рут; ван Зил, Марджори; Филдинг, Бертрам (7 августа 2014 г.). «Нуклеокапсид коронавируса — многофункциональный белок» . Вирусы . 6 (8): 2991–3018. дои : 10.3390/v6082991 . ПМК 4147684 . ПМИД 25105276 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Су, Минджун; Чен, Япин; Ци, Шаньшань; Ши, Да; Фэн, Ли; Сунь, Дунбо (5 ноября 2020 г.). «Мини-обзор регуляции клеточного цикла при коронавирусной инфекции» . Границы ветеринарной науки . 7 : 586826. дои : 10.3389/fvets.2020.586826 . ПМЦ 7674852 . ПМИД 33251267 .
- ^ Ли, Дандан; Ли, Цзиньмин (20 апреля 2021 г.). «Иммунологическое тестирование на инфекцию SARS-CoV-2 с точки зрения антигена» . Журнал клинической микробиологии . 59 (5): e02160-20. дои : 10.1128/JCM.02160-20 . ПМЦ 8091849 . ПМИД 33318065 .
- ^ Харкорт, Дженнифер; и др. (2020). «Тяжелый острый респираторный синдром, коронавирус 2, у пациента с коронавирусным заболеванием, США» . Новые инфекционные заболевания . 26 (6): 1266–1273. дои : 10.3201/eid2606.200516 . ПМЦ 7258473 . ПМИД 32160149 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Йе, Цяочжэнь; Уэст, Алан М.В.; Силлетти, Стив; Корбетт, Кевин Д. (сентябрь 2020 г.). «Архитектура и самосборка белка нуклеокапсида SARS-CoV-2» . Белковая наука . 29 (9): 1890–1901. дои : 10.1002/pro.3909 . ПМЦ 7405475 . ПМИД 32654247 .
- ^ Шах, Вибхути Кумар; Фирмал, Приянка; Алам, Афтаб; Гангули, Дипьяман; Чаттопадхьяй, Самит (7 августа 2020 г.). «Обзор иммунного ответа во время инфекции SARS-CoV-2: уроки прошлого» . Границы в иммунологии . 11 : 1949. дои : 10.3389/fimmu.2020.01949 . ПМЦ 7426442 . ПМИД 32849654 .
- ^ Перейти обратно: а б с Чанг, Чунг-ке; Ло, Шоу-Чен; Ван, Юн-Шэн; Хоу, Мин-Хон (апрель 2016 г.). «Последние открытия в области разработки методов лечения коронавирусных заболеваний путем воздействия на белок N» . Открытие наркотиков сегодня . 21 (4): 562–572. дои : 10.1016/j.drudis.2015.11.015 . ПМЦ 7108309 . ПМИД 26691874 .
- ^ Перейти обратно: а б Динеш, Дурвас Чандрасекаран; Халупска, Доминика; Силхан, Ян; Кутна, Элиска; Ненка, Радим; Веверка, Вацлав; Бура, Евзен (2 декабря 2020 г.). «Структурные основы распознавания РНК нуклеокапсидным фосфопротеином SARS-CoV-2» . ПЛОС Патогены . 16 (12): e1009100. дои : 10.1371/journal.ppat.1009100 . ПМЦ 7735635 . ПМИД 33264373 .
- ^ Перейти обратно: а б с Фунг, Петь; Лю, Дин Сян (июнь 2018 г.). «Посттрансляционные модификации белков коронавируса: роль и функции» . Будущая вирусология . 13 (6): 405–430. дои : 10.2217/fvl-2018-0008 . ПМК 7080180 . ПМИД 32201497 .
- ^ Грюневальд, Мэтью Э.; Фер, Энтони Р.; Атмер, Иеремия; Перлман, Стэнли (апрель 2018 г.). «Белок нуклеокапсида коронавируса является АДФ-рибозилированным» . Вирусология . 517 : 62–68. дои : 10.1016/j.virol.2017.11.020 . ПМЦ 5871557 . ПМИД 29199039 .
- ^ Лутомски, Корин А.; Эль-Баба, Тарик Дж.; Болла, Яни Р.; Робинсон, Кэрол В. (23 августа 2021 г.). «Множественные роли белка N SARS-CoV-2, которым способствуют специфичные для протеоформ взаимодействия с РНК, белками хозяина и антителами выздоравливающего» . JACS Ау . 1 (8): 1147–1157. дои : 10.1021/jacsau.1c00139 . ISSN 2691-3704 . ПМК 8231660 . ПМИД 34462738 .
- ^ Мейер, Бьорн; Кьяравалли, Жанна; Гелленонкур, Стейси; Браунридж, Филип; Брин, Доминик П.; Дейли, Леонард А.; Грауслис, Артурас; Уолтер, Мариус; Агу, Фабрис; Чакрабарти, Лиза А.; Крейк, Чарльз С. (декабрь 2021 г.). «Описание протеолиза во время инфекции SARS-CoV-2 позволяет выявить сайты расщепления вируса и клеточные мишени с терапевтическим потенциалом» . Природные коммуникации . 12 (1): 5553. Бибкод : 2021NatCo..12.5553M . doi : 10.1038/s41467-021-25796-w . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 8455558 . PMID 34548480 .
- ^ Мастерс, Пол С. (2006). «Молекулярная биология коронавирусов» . Достижения в области исследования вирусов . 66 : 193–292. дои : 10.1016/S0065-3527(06)66005-3 . ISBN 9780120398690 . ПМК 7112330 . ПМИД 16877062 .
- ^ Гудселл, Дэвид С.; Фойгт, Мария; Зардецки, Кристина; Берли, Стивен К. (6 августа 2020 г.). «Интегративная иллюстрация работы с коронавирусом» . ПЛОС Биология . 18 (8): e3000815. дои : 10.1371/journal.pbio.3000815 . ПМЦ 7433897 . ПМИД 32760062 .
- ^ Перейти обратно: а б Суньига, Соня; Круз, Язмина Л.Г.; Сола, Изабель; Матеос-Гомес, Педро А.; Дворец, Лотарингия; Энхуанес, Луис (15 февраля 2010 г.). «Коронавирусный нуклеокапсидный белок облегчает переключение шаблонов и необходим для эффективной транскрипции» . Журнал вирусологии . 84 (4): 2169–2175. дои : 10.1128/JVI.02011-09 . ПМЦ 2812394 . ПМИД 19955314 .
- ^ Сола, Изабель; Альмазан, Фернандо; Суньига, Соня; Энхуанес, Луис (9 ноября 2015 г.). «Непрерывный и прерывистый синтез РНК у коронавирусов» . Ежегодный обзор вирусологии . 2 (1): 265–288. doi : 10.1146/annurev-virology-100114-055218 . ПМК 6025776 . ПМИД 26958916 .
- ^ Шпигель, Мартин; Пихльмайр, Андреас; Мартинес-Собридо, Луис; Крос, Жером; Гарсиа-Састре, Адольфо; Халлер, Отто; Вебер, Фридеманн (15 февраля 2005 г.). «Ингибирование индукции бета-интерферона тяжелым острым респираторным синдромом, вызванным коронавирусом, предлагает двухэтапную модель активации фактора регуляции интерферона 3» . Журнал вирусологии . 79 (4): 2079–2086. doi : 10.1128/JVI.79.4.2079-2086.2005 . ПМЦ 546554 . ПМИД 15681410 .
- ^ Копецки-Бромберг, Сара А.; Мартинес-Собридо, Луис; Фриман, Мэтью; Барик, Ральф А.; Палезе, Питер (15 января 2007 г.). «Открытая рамка считывания (ORF) 3b, ORF 6 и белки нуклеокапсида при тяжелом остром респираторном синдроме коронавируса действуют как антагонисты интерферона» . Журнал вирусологии . 81 (2): 548–557. дои : 10.1128/JVI.01782-06 . ПМЦ 1797484 . ПМИД 17108024 .
- ^ Чанг, Чи-Ю; Лю, Хелен Миньи; Чанг, Мин-Фу; Чанг, Шин К. (16 июня 2020 г.). «Ближневосточный респираторный синдром Коронавирусный нуклеокапсидный белок подавляет индукцию интерферона типа I и типа III путем нацеливания на передачу сигналов RIG-I» . Журнал вирусологии . 94 (13): e00099-20. дои : 10.1128/JVI.00099-20 . ПМК 7307178 . ПМИД 32295922 .
- ^ Му, Цзинфан; Фанг, Яохуэй; Ян, Ци; Шу, Тинг; Ван, Ань; Хуанг, Мухан; Цзинь, Лян; Дэн, Фей; Цю, Ян; Чжоу, Си (декабрь 2020 г.). «Белок N SARS-CoV-2 противодействует передаче сигналов интерферона I типа, подавляя фосфорилирование и ядерную транслокацию STAT1 и STAT2» . Открытие клеток . 6 (1): 65. дои : 10.1038/s41421-020-00208-3 . ПМЦ 7490572 . ПМИД 32953130 .
- ^ Перейти обратно: а б Николаидис, Мариос; Маркулатос, Панайотис; Ван де Пер, Ив; Оливер, Стивен Дж; Амуциас, Григориос Д (12 октября 2021 г.). Хепп, Кристал (ред.). «Район гена Spike является горячей точкой для модульной межтипической гомологичной и негомологической рекомбинации в геномах коронавируса» . Молекулярная биология и эволюция . 39 : мсаб292. дои : 10.1093/molbev/msab292 . ISSN 0737-4038 . ПМЦ 8549283 . ПМИД 34638137 .
- ^ Кальяни, Рашель; Форни, Диего; Клеричи, Марио; Сирони, Мануэла (июнь 2020 г.). «Вычислительный вывод отбора, лежащего в основе эволюции нового коронавируса, коронавируса 2 тяжелого острого респираторного синдрома» . Журнал вирусологии . 94 (12): e00411-20. дои : 10.1128/JVI.00411-20 . ПМК 7307108 . ПМИД 32238584 .
- ^ Грифони, Альба; Вайскопф, Даниэла; Рамирес, Сидней И.; Матеус, Хосе; Дэн, Дженнифер М.; Модербахер, Кэролин Ридызнски; Роулингс, Стивен А.; Сазерленд, Аарон; Премкумар, Лакшманане; Джади, Рамеш С.; Маррама, Дэниел (июнь 2020 г.). «Цели Т-клеточного ответа на коронавирус SARS-CoV-2 у людей с заболеванием COVID-19 и лиц, не подвергавшихся воздействию» . Клетка . 181 (7): 1489–1501.e15. дои : 10.1016/j.cell.2020.05.015 . ПМЦ 7237901 . ПМИД 32473127 .
- ^ Датта, Нотон К.; Мазумдар, Каушики; Горди, Джеймс Т. (16 июня 2020 г.). Датч, Ребекка Эллис (ред.). «Нуклеокапсидный белок SARS–CoV-2: цель для разработки вакцины» . Журнал вирусологии . 94 (13). дои : 10.1128/JVI.00647-20 . ISSN 0022-538X . ПМК 7307180 . ПМИД 32546606 .
- ^ Хайник Р.Л., Планте Дж.А., Лян Й., Аламе М.Г., Тан Дж., Бонам С.Р., Чжун С., Адам А., Шартон Д., Рафаэль Г.Х., Лю Ю., Хэйзелл Н.С., Сунь Дж., Сунг Л., Ши П.И., Ван Т., Уокер Д.Х. , Сунь Дж., Вайсман Д., Уивер СК, Планте К.С., Ху Х (сентябрь 2022 г.). «Вакцинация мРНК с двойным шипом и нуклеокапсидом обеспечивает защиту от вариантов SARS-CoV-2 Omicron и Delta в доклинических моделях» . Наука трансляционной медицины . 14 (662): eabq1945. doi : 10.1126/scitranslmed.abq1945 . ПМЦ 9926941 . ПМИД 36103514 . S2CID 252283038 .
- ^ Мартинес-Флорес Д., Сепеда-Сервантес Х., Крус-Ресендис А., Агирре-Сампьери С., Сампиери А., Вака Л. (2021). «Вакцины против SARS-CoV-2 на основе спайкового гликопротеина и применение новых вирусных вариантов» . Границы в иммунологии . 12 : 701501. дои : 10.3389/fimmu.2021.701501 . ПМЦ 8311925 . ПМИД 34322129 .
- ^ Ван Цай, Хван КП, Куо ХК, Пэн В.Дж., Шен Ю., Куо Б.С., Хуан Дж.Х., Лю Х., Хо Ю.Х., Линь Ф., Дин С., Лю З., Ву HT, Хуан CT, Ли Ю.Дж., Лю MC, Ян Ю.К. , Лу PL, Цай ХК, Ли СН, Ши Цзы, Лю CE, Ляо СН, Чанг ФЮ, Чен ХК, Ван Ф.Д., Хоу К.Л., Ченг Дж, Ван М.С., Ян Ю.Т., Чиу ХК, Цзян М.Х., Ши ХИ, Шен ХИ, Чанг П.И., Лан Ю.Р., Чен К.Т., Лин Ю.Л., Лян Дж.Дж., Ляо К.С., Чоу Ю.К., Моррис М.К., Хэнсон К.В., Гиракху Ф., Хеллерштейн М., Ю. Х.Дж., Кинг К.С., Кемп Т., Хеппнер Д.Г., Монат Т.П. ( май 2022 г.). «Мультитопная вакцина против SARS-CoV-2 обеспечивает длительный иммунитет В- и Т-клеток против вариантов Дельта и Омикрон» . Журнал клинических исследований . 132 (10). дои : 10.1172/JCI157707 . ПМЦ 9106357 . ПМИД 35316221 .