Мембранный белок коронавируса
| Мембранный белок | |||
|---|---|---|---|
 Модель внешнего строения вириона SARS-CoV-2 . [1] ● Синий: конверт. ● Бирюзовый: спайковый гликопротеин (S). ● Красный: белки оболочки (E). ● Зеленый: мембранные белки (М). ● Оранжевый: гликаны. | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | КоВ_М | ||
| Пфам | PF01635 | ||
| ИнтерПро | ИПР002574 | ||
| PROSITE | ПС51927 | ||
| |||
Мембранный белок (М) (ранее называвшийся Е1 , иногда также матриксный белок) [2] ) представляет собой интегральный мембранный белок , который является наиболее распространенным из четырех основных структурных белков, обнаруженных у коронавирусов . [3] [4] [5] Белок М организует сборку вирионов коронавируса посредством белок-белковых взаимодействий с другими молекулами белка М, а также с тремя другими структурными белками: белками оболочки (E), шипами (S) и нуклеокапсида (N). белками [4] [6] [7] [8]
Структура
[ редактировать ]Белок М представляет собой трансмембранный белок с тремя трансмембранными доменами и имеет длину около 230 аминокислотных остатков . [8] [9] В SARS-CoV-2 , возбудителе COVID-19 , белок М имеет длину 222 остатка. [10] Топология его мембраны ориентирует С-конец к цитозольной поверхности мембраны и, таким образом, внутрь вириона. Он имеет короткий N-концевой сегмент и более крупный С-концевой домен. Хотя последовательность белка не является хорошо консервативной существует консервативная амфипатическая область. во всех группах коронавирусов, вблизи С-конца третьего трансмембранного сегмента [8] [9]
М функционирует как гомодимер . [4] [5] Исследования белка М у нескольких коронавирусов с помощью криоэлектронной микроскопии выявили две различные функциональные конформации белка , которые, как считается, играют разные роли в формировании белок-белковых взаимодействий с другими структурными белками. [5] Белок М SARS-CoV-2 гомологичен прокариотическому белку-переносчику сахара SemiSWEET. [11]
Посттрансляционные модификации
[ редактировать ]М представляет собой гликопротеин которого , гликозилирование варьируется в зависимости от подгруппы коронавируса; N-связанное гликозилирование обычно обнаруживается в альфа- и гамма- группах, тогда как O-связанное гликозилирование обычно обнаруживается в бета -группе. [8] [9] Есть некоторые исключения; например, в SARS-CoV , бета-коронавирусе , белок М имеет один сайт N-гликозилирования. [8] [6] Состояние гликозилирования, по-видимому, не оказывает заметного влияния на рост вируса. [6] [9] [12] Никаких других посттрансляционных модификаций белка М не описано. [4]
Выражение и локализация
[ редактировать ] Геномная организация изолята Wuhan-Hu-1, самого раннего секвенированного образца SARS-CoV-2, с указанием местоположения гена M. | |
| NCBI Идентификатор генома | 86693 |
|---|---|
| Размер генома | 29 903 базы |
| Год завершения | 2020 |
| Геномный браузер ( UCSC ) | |
Ген , кодирующий белок М, расположен на 3'-конце вируса положительной смысловой РНК генома , наряду с генами трех других структурных белков и различных специфичных для вируса вспомогательных белков . [6] [8] M транслируется мембраносвязанными полисомами [6] для вставки в эндоплазматический ретикулум (ER) и доставки в промежуточный отдел эндоплазматического ретикулума-Гольджи (ERGIC), внутриклеточный отсек , который дает начало вирусной оболочке коронавируса , или в аппарат Гольджи . [8] [7] [6] Точная локализация зависит от конкретного белка вируса. [13] Исследования субклеточной локализации белка М БВРС-КоВ обнаружили сигналы С-концевой последовательности, связанные с транспортировкой в аппарат Гольджи. [14]
Функция
[ редактировать ]
Белок М является наиболее распространенным белком в вирионах коронавируса . [8] [5] [4] Это необходимо для репликации вируса. [4]
Вирусная сборка
[ редактировать ]Основная функция белка М — организация сборки новых вирионов. [4] Он участвует в установлении формы и морфологии вируса. Отдельные молекулы М взаимодействуют друг с другом, образуя вирусную оболочку. [7] [9] [8] и может быть способен исключать белки клетки-хозяина из вирусной мембраны. [5] Исследования белка M SARS-CoV показывают, что взаимодействия ММ затрагивают как N-, так и C-концы. [6] Коронавирусы умеренно плеоморфны , и конформационные вариации М, по-видимому, связаны с размером вириона. [5]
М образует межбелковые взаимодействия со всеми тремя другими основными структурными белками. [4] [7] М необходим, но недостаточен для сборки вируса; Сообщается, что М и белок Е, экспрессируемые вместе, достаточны для образования вирусоподобных частиц . [7] хотя некоторые отчеты различаются в зависимости от условий эксперимента и конкретного изучаемого вируса. [6] [13] В некоторых сообщениях М, по-видимому, способен вызывать искривление мембраны . [5] хотя другие сообщают, что одного M для этого недостаточно, и требуется E. [7] Хотя белок Е не обязательно необходим , он, по-видимому, необходим для нормальной морфологии вируса и может быть ответственным за формирование искривления или инициацию почкования вируса . [7] M также, по-видимому, играет функциональную роль на более поздних стадиях созревания, секреции и почкования вируса. [4]
Сообщается, что включение белка-шипа (S), который необходим для сборки инфекционных вирионов, происходит посредством взаимодействий M и может зависеть от специфических конформаций M. [5] [13] Консервативная амфипатическая область, С-концевая по отношению к третьему трансмембранному сегменту, важна для шиповых взаимодействий. [13] Взаимодействия с М, по-видимому, необходимы для правильной субклеточной локализации S в месте почкования вируса. [12] М напрямую взаимодействует с белком нуклеокапсида (N), не требуя присутствия РНК . [6] Это взаимодействие, по-видимому, происходит преимущественно через С-концы обоих белков. [4]
Взаимодействие с иммунной системой
[ редактировать ]
Белок М в MERS-CoV , SARS-CoV и 2 был описан как антагонист интерфероновой SARS-CoV - реакции. [4] [17]
Белок М иммуногенен и, как сообщается, является определяющим фактором гуморального иммунитета . [4] цитотоксических Т-клеток на М. Были описаны ответы [16] Антитела к эпитопам , обнаруженным в белке М, были идентифицированы у пациентов, перенесших тяжелый острый респираторный синдром (ТОРС). [18]
Другие недавние исследования показали, что мембранный белок SAS-COV-2 при воздействии на РВМС человека вызывает значительное увеличение количества провоспалительных медиаторов, таких как TNF и IL-6. [19] Также изучались эффекты воздействия экзогенного мембранного белка SARS-COV-2 на мышей. В этих исследованиях экзогенный мембранный белок, обработанный интраназально, вызывал значительное усиление воспаления легких у мышей, что приводило к гистологическим изменениям в легких. [20]
Вход в клетку-хозяина
[ редактировать ]Сообщалось, что человеческий коронавирус NL63 опирается на белок M, а также на белок S, чтобы опосредовать взаимодействия клеток-хозяев, предшествующие проникновению вируса . Считается, что М связывает протеогликаны гепарансульфата, находящиеся на поверхности клетки. [21]
Эволюция и сохранение
[ редактировать ]Исследование последовательностей SARS-CoV-2, собранных во время пандемии COVID-19, показало, что миссенс-мутации в гене М встречаются относительно редко, и позволяет предположить, что он находится в стадии очищающего отбора . [22] Аналогичные результаты были описаны для более широкого анализа популяционной генетики более широкого круга родственных вирусов, в ходе которого было обнаружено, что последовательности М и нескольких неструктурных белков в геноме коронавируса наиболее подвержены эволюционным ограничениям. [23]
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.
- ^ Ху Ю, Вэнь Дж., Тан Л., Чжан Х., Чжан Х., Ли Ю. и др. (май 2003 г.). «Белок М SARS-CoV: основные структурные и иммунологические свойства» . Геномика, протеомика и биоинформатика . 1 (2): 118–130. дои : 10.1016/S1672-0229(03)01016-7 . ПМК 5172243 . ПМИД 15626342 .
- ^ Томас С. Структура мембранного белка SARS-CoV-2 напоминает транспортер сахара SemiSWEET. Патог Иммун. 19 октября 2020 г.;5(1):342-363.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л Вонг Н.А., Сайер М.Х. (январь 2021 г.). «Цикл инфекции SARS-коронавирус: обзор вирусных мембранных белков, их функциональных взаимодействий и патогенеза» . Международный журнал молекулярных наук . 22 (3): 1308. doi : 10.3390/ijms22031308 . ПМЦ 7865831 . ПМИД 33525632 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Нойман Б.В., Кисс Дж., Кундинг А.Х., Бхелла Д., Бакш М.Ф., Коннелли С. и др. (апрель 2011 г.). «Структурный анализ белка М в сборке и морфологии коронавируса» . Журнал структурной биологии . 174 (1): 11–22. дои : 10.1016/j.jsb.2010.11.021 . ПМК 4486061 . ПМИД 21130884 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Ценг Ю.Т., Ван С.М., Хуан К.Дж., Ли А.И., Чан CC, Ван CT (апрель 2010 г.). «Самосборка мембранного белка коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома» . Журнал биологической химии . 285 (17): 12862–12872. дои : 10.1074/jbc.M109.030270 . ПМЦ 2857088 . ПМИД 20154085 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Шуман Д., Филдинг, Британская Колумбия (май 2019 г.). «Белок оболочки коронавируса: современные знания» . Вирусологический журнал . 16 (1): 69. дои : 10.1186/s12985-019-1182-0 . ПМЦ 6537279 . ПМИД 31133031 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Мастера ПС (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 .
- ^ Jump up to: а б с д и Дж. Алсаади Э.А., Джонс М.М. (апрель 2019 г.). «Мембраносвязывающие белки коронавирусов» . Будущая вирусология . 14 (4): 275–286. дои : 10.2217/fvl-2018-0144 . ПМК 7079996 . ПМИД 32201500 .
- ^ Цао Ю, Ян Р., Ли И, Чжан В, Сунь Дж, Ван В, Мэн Икс (июнь 2021 г.). «Характеристика белка E SARS-CoV-2: последовательность, структура, виропорин и ингибиторы» . Белковая наука . 30 (6): 1114–1130. дои : 10.1002/pro.4075 . ПМЦ 8138525 . ПМИД 33813796 .
- ^ Томас С. Структура мембранного белка SARS-CoV-2 напоминает транспортер сахара SemiSWEET. Патог Иммун. 2020 19 октября;5(1):342-363
- ^ Jump up to: а б Восс Д., Пфефферле С., Дростен С., Стеверманн Л., Траггьяй Е., Ланзавеккья А., Беккер С. (июнь 2009 г.). «Исследование топологии мембран, N-гликозилирования и функциональности мембранного белка SARS-CoV» . Вирусологический журнал . 6 (1): 79. дои : 10.1186/1743-422X-6-79 . ПМК 2705359 . ПМИД 19534833 .
- ^ Jump up to: а б с д Удзике М., Тагучи Ф. (апрель 2015 г.). «Включение шиповых и мембранных гликопротеинов в вирионы коронавируса» . Вирусы . 7 (4): 1700–1725. дои : 10.3390/v7041700 . ПМЦ 4411675 . ПМИД 25855243 .
- ^ Перье А., Боннин А., Десмаре Л., Даннелс А., Гоффар А., Руйе И. и др. (сентябрь 2019 г.). «С-концевой домен белка М коронавируса MERS содержит сигнал локализации транс -сети Гольджи» . Журнал биологической химии . 294 (39): 14406–14421. дои : 10.1074/jbc.RA119.008964 . ПМК 6768645 . ПМИД 31399512 .
- ^ Гудселл Д.С., Фойгт М., Зардецки С., Берли С.К. (август 2020 г.). «Интегративная иллюстрация работы с коронавирусом» . ПЛОС Биология . 18 (8): e3000815. дои : 10.1371/journal.pbio.3000815 . ПМЦ 7433897 . ПМИД 32760062 .
- ^ Jump up to: а б Лю Дж, Сунь Ю, Ци Дж, Чу Ф, Ву Х, Гао Ф и др. (октябрь 2010 г.). «Мембранный белок коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома действует как доминантный иммуноген, обнаруживаемый кластерной областью новых функционально и структурно определенных эпитопов цитотоксических Т-лимфоцитов» . Журнал инфекционных болезней . 202 (8): 1171–1180. дои : 10.1086/656315 . ПМЦ 7537489 . ПМИД 20831383 .
- ^ Чжэн Ю, Чжуан М.В., Хань Л., Чжан Дж., Нан М.Л., Чжан П. и др. (декабрь 2020 г.). «Мембранный белок (М) коронавируса 2 тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2) ингибирует выработку интерферона типа I и III, нацеливаясь на передачу сигналов RIG-I/MDA-5» . Сигнальная трансдукция и таргетная терапия . 5 (1): 299. дои : 10.1038/s41392-020-00438-7 . ПМЦ 7768267 . ПМИД 33372174 .
- ^ Пан Х, Лю Ю, Хань Х, Сюй Ю, Цзян Ф, Ву Д и др. (октябрь 2004 г.). «Защитные гуморальные реакции на коронавирус, связанный с тяжелым острым респираторным синдромом: значение для разработки эффективной белковой вакцины» . Журнал общей вирусологии . 85 (Часть 10): 3109–3113. дои : 10.1099/vir.0.80111-0 . ПМИД 15448374 .
- ^ Хейстед, Т., Ли, Э., Чо, К., Галликсон, Г., Хьюз, П., Крафсур, Г., ... и Скарнео, С. (2023). Исследование отдельных белков SARS-CoV-2 выявило иммуногенность мембранного белка in vitro и in vivo. Научные отчеты, 13(1), 22873.
- ^ Хейстед, Т., Ли, Э., Чо, К., Галликсон, Г., Хьюз, П., Крафсур, Г., ... и Скарнео, С. (2023). Исследование отдельных белков SARS-CoV-2 выявило иммуногенность мембранного белка in vitro и in vivo. Научные отчеты, 13(1), 22873.
- ^ Наскальска А, Домбровска А, Щепански А, Милевска А, Ясик К.П., Пирц К. (октябрь 2019 г.). «Мембранный белок коронавируса человека NL63 отвечает за взаимодействие с рецептором адгезии» . Журнал вирусологии . 93 (19): e00355-19. дои : 10.1128/JVI.00355-19 . ПМК 6744225 . ПМИД 31315999 .
- ^ Шен Л., Бард Дж.Д., Триш Т.Дж., Джадкинс А.Р., Бигель Дж.А., Гай Икс (декабрь 2021 г.). «Новые вызывающие обеспокоенность варианты мембранного белка SARS-CoV-2: высококонсервативная мишень с потенциальными патологическими и терапевтическими последствиями» . Новые микробы и инфекции . 10 (1): 885–893. дои : 10.1080/22221751.2021.1922097 . ПМЦ 8118436 . ПМИД 33896413 .
- ^ Кальяни Р., Форни Д., Клеричи М., Сирони М. (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 .
