Большой опухолевый антиген - Large tumor antigen

В цинк -обвязка и АТФаза /геликаза домены большого опухолевого антигена в гексамерной форме, показанные связанными ADP (белый), цинк (черные сферы) и двухцепочечная ДНК (центр, светлый и темно-серый).[1]

В большой опухолевый антиген (также называемый большой Т-антиген и сокращенно LTag или же LT) это белок закодировано в геномы из полиомавирусы, которые маленькие двухцепочечные ДНК-вирусы. LTag - это выразил в начале инфекционного цикла и существенный для вирусного распространения. Содержит четыре хорошо сохранившийся белковые домены а также несколько внутренне неупорядоченные области, LTag - довольно большой многофункциональный белок; у большинства полиомавирусов он колеблется в пределах 600-800 аминокислоты в длину. LTag выполняет две основные функции, обе связаны с репликацией вирусного геном: он раскручивает ДНК вируса, чтобы подготовить его к репликации, и взаимодействует с белками в клетка-хозяин нарушить регуляцию клеточный цикл так что хозяин Репликация ДНК оборудование может быть использовано для репликации генома вируса. Некоторые белки LTag полиомавируса, особенно хорошо изученные Большой опухолевый антиген SV40 от SV40 вирус - есть онкопротеины что может побудить неопластическая трансформация в клетке-хозяине.[2][3]

Структура домена

Белки LTag полиомавируса содержат четыре хорошо сохранившийся, шаровидный белковые домены: из N- к C-конец, это домен J, домен привязки источника (OBD), цинк -binding домен, а AAA + АТФаза домен. Домены связаны внутренне неупорядоченные области, которые сами по себе часто являются функционально важными и длина которых варьируется в зависимости от полиомавирусов; как складчатые 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 быть фосфорилированный и у некоторых штаммов является существенным, хотя молекулярный механизм его существенности неясен.[3]

В некоторых полиомавирусах укороченные варианты белка LTag продуцируются через альтернативное сращивание которые не включают компоненты геликазы (цинк-связывающей и АТФазы). Эти усеченные LTag сохраняют свою способность взаимодействовать с некоторыми регуляторными белками клеточного цикла и участвуют в трансформации клеток, но не в репликации вирусного генома.[2][4]

J домен

Область J - это DnaJ молекулярный шаперон что необходимо для репликации вирусного генома in vivo (но не требуется в бесклеточных лабораторных экспериментах). Домен J взаимодействует с Белки теплового шока Hsc70. Во многих LTags полиомавирусов N-конец J-домена является мотив последовательности который опосредует связывание LTag с клеткой-хозяином белок ретинобластомы, ключевой фактор клеточный цикл прогрессия. Эта неструктурированная линкерная область также содержит последовательность ядерной локализации, который заставляет клетку-хозяин транспортировать белок из цитоплазма где это находится переведено к ядро где он выполняет свои функции, связанные с репликацией.[3]

Домен привязки источника

OBD связывает вирусный геном начало репликации распознавая конкретные последовательности, которые встречаются в части вирусного генома, известной как некодирующая область управления. Он также образует взаимодействия с белками клетки-хозяина, такими как репликационный белок А и Nbs1. OBD необходим для репликации вируса.[3]

Цинк-связывающий домен

Цинк-связывающий и АТФазный домены вместе составляют геликаза часть белка LTag. Основная функция цинк -связывающий домен олигомеризация LTag. Формирование додекамер конструкции (два гексамерный кольца) требуется для геликаза активность, которая начинается в начале репликации через координацию между OBD, цинк-связывающим и АТФазным доменами.[2][3]

АТФазный домен

Показанные цинк-связывающий и геликазный домены LTag связаны с p53.[5]

В АТФаза домен является членом ААА + АТФаза семейство и содержит консервативные мотивы, такие как АТФ переплет Уокер Коробка. Энергия от Гидролиз АТФ требуется для геликаза Мероприятия. Домен АТФазы также содержит области, ответственные за белок-белковые взаимодействия с белками клетки-хозяина, в первую очередь топоизомераза 1 и регулятор клеточного цикла p53. LTag является уникальным среди известных ААА + АТФаз тем, что он способен инициировать плавление ДНК вокруг источника; в большинстве таких случаев за эту стадию отвечает отдельный белок-инициатор, после которого геликаза продолжает раскручиваться.[2][3]

Функция

Основные функции LTag в жизненном цикле вируса включают нарушение регуляции клеток-хозяев. клеточный цикл и репликация кольцевого ДНК-генома вируса. Поскольку репликация генома полиомавируса зависит от Репликация ДНК машины клетки-хозяина, клетка должна находиться в Фаза S (часть клеточного цикла, в которой обычно реплицируется геном клетки-хозяина), чтобы обеспечить необходимый молекулярный аппарат для репликации вирусной ДНК. LTag SV40 может индуцировать S-фазу и активировать ответ на повреждение ДНК клетки-хозяина.[3] Скоординированные действия областей OBD и геликазы приводят к физическим манипуляциям с вирусным геномом, плавлению ДНК. двойная спираль на начало репликации и двунаправленное раскручивание кольцевой хромосомы ДНК.[2][3] По структуре и функциям LTag напоминает вирус папилломы человека онкопротеины.[2]

Выражение

Структура генома WU вирус, типичный полиомавирус человека. Слева представлены ранние гены, включая LTag (фиолетовый) и STag (синий); поздние гены правы, а начало репликации показан в верхней части рисунка.[6]

LTag кодируется в «ранней области» генома полиомавируса, названной так потому, что эта область генома экспрессируется на ранней стадии инфекционного процесса. («Поздняя область» содержит гены, кодирующие вирусный капсидные белки.) Ранняя область обычно содержит как минимум два гена и транскрибируется как один информационная РНК обработано альтернативное сращивание. Ген LTag обычно кодируется двумя экзоны, из которых первый перекрывается с геном небольшой опухолевый антиген (STag); в результате два белка разделяют N-концевой последовательность примерно из 80 остатков, в то время как остальные ~ 90 остатков STag не являются общими.[4][7] У некоторых полиомавирусов, в первую очередь мышиный полиомавирус, первый обнаруженный член семьи и эффективный онковирус - дополнительный белок, называемый средний опухолевый антиген экспрессируется из ранней области и очень эффективен при клеточной трансформации.[8]

Клеточная трансформация

Некоторые, но не все полиомавирусы онковирусы способный вызвать неопластическая трансформация в некоторых камерах. В онкогенных полиомавирусах опухолевые антигены ответственны за активность трансформации, хотя точные молекулярные механизмы варьируются от одного вируса к другому.[3][2][9]

SV40

В Большой Т-антиген SV40 от SV40 вирус - наиболее хорошо изученный представитель семейства LTag. SV40, также известный как Macaca mulatta полиомавирус 1 изначально поражает обезьян и не вызывает заболеваний; однако онкогенный у некоторых грызунов и может увековечить некоторые человеческие клетки в первичном культура клеток. SV40 имеет три ранние белки, большой опухолевый антиген, небольшой опухолевый антиген и небольшой белок, называемый 17kT, который имеет большую часть своей последовательности с N-концом LTag. Из них LTag в первую очередь отвечает за клеточную трансформацию. Сам по себе STag не может преобразовывать ячейки, но повышает эффективность, с которой LTag выполняет эту функцию. Преобразующий эффект LTag можно в значительной степени объяснить его способностью связывать белок ретинобластомы (Rb) и подавитель опухолей белок p53; отмена любого сайта связывания делает LTag неспособным трансформировать первичные культивируемые клетки.[10] Фактически, p53, который сейчас считается ключевым фактором канцерогенеза, был первоначально обнаружен благодаря его способности связывать LTag.[10][11][12]

Полиомавирус мыши

Полиомавирус мыши (MPyV), описанный в 1950-х годах, был первым обнаруженным полиомавирусом, который может вызывать опухоли у грызунов. MPyV имеет три ранних белка; в дополнение к LTag и STag он также выражает средний опухолевый антиген, который в первую очередь отвечает за трансформирующую активность вируса.[10]

Полиомавирус клеток Меркеля

Полиомавирус клеток Меркеля (MCPyV), также известный как Полиомавирус человека 5, естественным образом инфицирует людей и ассоциируется с Карцинома из клеток Меркеля (MCC), редкая форма рак кожи происходящих от Ячейки Меркель. Хотя инфекция MCPyV является распространенной и обычно бессимптомной, подавляющее большинство опухолей MCC обладают геномно интегрированной копией генома полиомавируса.[9][13] MCPyV содержит четыре ранних белка, включая альтернативную изоформу сплайсинга 57kT и альтернативный белок, называемый ALTO. В полиомавирусе клеток Меркеля, в отличие от SV40, только LTag не поддерживает эффективную репликацию вируса, и требуется STag. Сравнение последовательностей MCPyV и SV40 LTag показывает, что они имеют схожие возможности для белок-белковые взаимодействия, включая сохранение сайтов связывания Rb и p53.[9] Мутации в MCPyV LTag, связанные с опухолями, состоят из больших С-концевых усечений, которые устраняют функции репликации ДНК белка за счет удаления цинк-связывающего домена и доменов АТФазы / геликазы, не затрагивая эти сайты взаимодействия белок-белок.[14][15]

Роль в таксономии

LTag - это большой белок, домены которого могут быть обнаружены и аннотированы биоинформатически. В результате его часто используют для сравнения и определения взаимосвязей между полиомавирусами. В Международный комитет по таксономии вирусов в настоящее время классифицирует полиомавирусы в первую очередь по идентичность последовательности их генов LTag.[16] Эта система была подвергнута сомнению филогенетический исследования, предполагающие, что эволюционная история LTag и главный капсидный белок VP1 расходятся, и некоторые современные полиомавирусы представляют химерный родословные.[17]

Рекомендации

  1. ^ Гай, Дахай; Ван, Дамиан; Ли, Шу-Син; Чен, Сяоцзян С. (06.12.2016). «Структура большой гексамерной геликазы Т SV40 в комплексе с ДНК, богатой АТ». eLife. 5. Дои:10.7554 / eLife.18129. ISSN  2050-084X. ЧВК  5140265. PMID  27921994.
  2. ^ а б c d е ж грамм Topalis, D .; Андрей, Г .; Снок, Р. (февраль 2013 г.). «Антиген большой опухоли: белок« швейцарского армейского ножа », обладающий функциями, необходимыми для жизненного цикла полиомавируса». Противовирусные исследования. 97 (2): 122–136. Дои:10.1016 / j.antiviral.2012.11.007. PMID  23201316.
  3. ^ а б c d е ж грамм час я An, Ping; 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. Дои:10.1146 / annurev-micro-092611-150154. PMID  22994493.
  4. ^ а б Moens, U .; Van Ghelue, M .; Йоханнесен, М. (5 мая 2007 г.). «Онкогенные возможности регуляторных белков полиомавируса человека». Клеточные и молекулярные науки о жизни. 64 (13): 1656–1678. Дои:10.1007 / s00018-007-7020-3. PMID  17483871.
  5. ^ Лилиестром, Уэйн; Кляйн, Майкл G .; Чжан, Жунгуан; Иоахимиак, Анджей; Чен, Сяоцзян С. (01.09.2006). «Кристаллическая структура большого Т-антигена SV40, связанного с p53: взаимодействие между вирусным онкопротеином и клеточным супрессором опухоли». Гены и развитие. 20 (17): 2373–2382. Дои:10.1101 / гад.1456306. ISSN  0890-9369. ЧВК  1560412. PMID  16951253.
  6. ^ Гейнор, Энн М .; Ниссен, Майкл Д .; В то время как, Дэвид М .; Mackay, Ian M .; Ламберт, Стивен Б .; Ву, Гуан; Бреннан, Дэниел С.; Сторч, Грегори А .; Слоутс, Тео П. (2007-05-04). «Выявление нового полиомавируса у пациентов с острыми респираторными инфекциями». Патогены PLOS. 3 (5): e64. Дои:10.1371 / journal.ppat.0030064. ISSN  1553-7374. ЧВК  1864993. PMID  17480120.
  7. ^ Ван Гелу, Марийке; Хан, Махмуд Тарек Хасан; Элерс, Бернхард; Моэнс, Уго (ноябрь 2012 г.). «Геномный анализ новых полиомавирусов человека». Обзоры в медицинской вирусологии. 22 (6): 354–377. Дои:10.1002 / rmv.1711. PMID  22461085.
  8. ^ Fluck, M. M .; Шаффхаузен, Б. С. (31 августа 2009 г.). «Уроки передачи сигналов и опухолевого генеза от среднего Т-антигена полиомавируса». Обзоры микробиологии и молекулярной биологии. 73 (3): 542–563. Дои:10.1128 / MMBR.00009-09. ЧВК  2738132. PMID  19721090.
  9. ^ а б c Стакайтите, Габриэле; Вуд, Дженнифер Дж .; Knight, Laura M .; Абдул-Сада, Хусейн; Адзахар, Нур Сухана; Нвогу, Нненна; Макдональд, Эндрю; Уайтхаус, Адриан (27.06.2014). "Полиомавирус клеток Меркеля: молекулярные исследования недавно открытого вируса опухоли человека". Рак. 6 (3): 1267–1297. Дои:10.3390 / раки6031267. ЧВК  4190541. PMID  24978434.
  10. ^ а б c Чэн, Цзинвэй; ДеКаприо, Джеймс А .; Fluck, Michele M .; Шаффхаузен, Брайан С. (2009). «Трансформация клеток под действием обезьяньего вируса 40 и Т-антигенов вируса полиомы мыши». Семинары по биологии рака. 19 (4): 218–228. Дои:10.1016 / j.semcancer.2009.03.002. ЧВК  2694755. PMID  19505649.
  11. ^ Lane, D. P .; Кроуфорд, Л. В. (1979-03-15). «Т-антиген связан с белком-хозяином в клетках, трансформированных SY40». Природа. 278 (5701): 261–263. Bibcode:1979Натура 278..261л. Дои:10.1038 / 278261a0. PMID  218111.
  12. ^ Linzer, Daniel I.H .; Левин, Арнольд Дж. (1979). «Характеристика клеточного опухолевого антигена SV40 54К Дальтон, присутствующего в трансформированных SV40 клетках и неинфицированных клетках эмбриональной карциномы». Клетка. 17 (1): 43–52. Дои:10.1016/0092-8674(79)90293-9. PMID  222475.
  13. ^ Фэн, Хуйчэнь; Шуда, Масахиро; Чанг, юань; Мур, Патрик С. (22 февраля 2008 г.). «Клональная интеграция полиомавируса в клеточную карциному Меркеля человека». Наука. 319 (5866): 1096–1100. Bibcode:2008Sci ... 319.1096F. Дои:10.1126 / science.1152586. ISSN  0036-8075. ЧВК  2740911. PMID  18202256.
  14. ^ Шуда, Масахиро; Фэн, Хуйчэнь; Квун, Хён Джин; Розен, Стивен Т .; Gjoerup, Ole; Мур, Патрик С .; Чанг, Юань (21 октября 2008 г.). «Мутации Т-антигена представляют собой опухоль-специфическую сигнатуру полиомавируса клеток Меркеля». Труды Национальной академии наук. 105 (42): 16272–16277. Bibcode:2008ПНАС..10516272С. Дои:10.1073 / pnas.0806526105. ISSN  0027-8424. ЧВК  2551627. PMID  18812503.
  15. ^ Wendzicki, Justin A .; Мур, Патрик С .; Чанг, Юань (01.04.2015). «Большой Т- и малый Т-антигены полиомавируса клеток Меркеля». Текущее мнение в вирусологии. 11: 38–43. Дои:10.1016 / j.coviro.2015.01.009. ISSN  1879-6265. ЧВК  4456251. PMID  25681708.
  16. ^ Кальвиньяк-Спенсер, Себастьян; Feltkamp, ​​Mariet C.W .; Догерти, Мэтью Д.; Моенс, Уго; Рамквист, Торбьорн; Джон, Реймар; Элерс, Бернхард (29 февраля 2016 г.). «Обновление таксономии семейства Polyomaviridae». Архив вирусологии. 161 (6): 1739–1750. Дои:10.1007 / s00705-016-2794-у. PMID  26923930.
  17. ^ Бак, Кристофер Б.; Дорслаер, Коэнрад Ван; Перетти, Альберто; Geoghegan, Eileen M .; Тиса, Майкл Дж .; An, Ping; Кац, Джошуа П .; Пипас, Джеймс М .; Макбрайд, Элисон А. (19 апреля 2016 г.). «Древняя история эволюции полиомавирусов». Патогены PLOS. 12 (4): e1005574. Дои:10.1371 / journal.ppat.1005574. ISSN  1553-7374. ЧВК  4836724. PMID  27093155.