Tat (ВИЧ) - Tat (HIV)

Пути секреции бактерий см. Путь транслокации двойного аргинина.
Tat
6CYT HIV Tat TAR complex.png
Изображение фрагмента белка Tat (синий) из ВИЧ вместе с двумя молекулами Zn, показанными серыми сферами, в комплексе с РНК TAR ВИЧ (зеленый). Подготовлено с использованием данных, опубликованных под кодом PDB: 6CYT.
Идентификаторы
СимволTat
PfamPF00539
ИнтерПроIPR001831
PROSITEPDOC00836
SCOP21tvs / Объем / СУПФАМ

В молекулярная биология, Tat это белок что закодировано тат ген в ВИЧ -1.[1][2] Tat это регуляторный белок что резко повышает эффективность вирусного транскрипция.[2]Tat расшифровывается как «трансактиватор транскрипции». Белок состоит от 86 до 101 аминокислоты в зависимости от подтипа.[3] Tat значительно увеличивает уровень транскрипции ВИЧ дцДНК. Прежде чем появится Tat, будет создано небольшое количество транскриптов РНК, что позволит продуцировать белок Tat. Затем Tat связывается с клеточными факторами и опосредует их фосфорилирование, что приводит к усилению транскрипции всех генов ВИЧ,[4] предоставление положительный отзыв цикл. Это, в свою очередь, позволяет ВИЧ вызывать взрывную реакцию после выработки порогового количества Tat, что является полезным инструментом для подавления реакции организма.

Tat также, по-видимому, играет более непосредственную роль в процессе заражения ВИЧ. Белок выделяется инфицированными клетками в культуре и обнаруживается в крови пациентов, инфицированных ВИЧ-1.[5]

Он может поглощаться клетками, не инфицированными ВИЧ, и может действовать непосредственно как токсин вызывает гибель клеток через апоптоз в незараженном "свидетеле" Т-клетки, помогая в продвижении к СПИД.[6]

Противодействуя CXCR4 рецептора, Tat также, по-видимому, избирательно стимулирует воспроизводство менее вирулентных M-тропический (макрофаг -тропные) штаммы ВИЧ (которые используют CCR5 рецептор) на ранней стадии инфекции, что позволяет более быстро патогенному Т-тропному (Т-клетка -тропные) штаммы (которые используют рецептор CXCR4), чтобы появиться позже после мутации из M-тропных штаммов.[5]

Функция и механизм

Как и другие лентивирусы, ВИЧ-1 кодирует трансактивирующий регулирующий белок (Tat), который необходим для эффективного транскрипция вирусного геном.[7][8] Tat действует привязка к РНК стебель-петля структура, трансактивирующий элемент ответа (TAR), найденный в 5 'концов возникающих транскриптов ВИЧ-1. Связываясь с TAR, Tat изменяет свойства комплекса транскрипции, рекрутирует положительную элонгацию транскрипции. сложный (P-TEFb ) сотовой CDK9 и циклин Т1, и, следовательно, увеличивает производство полноразмерной вирусной РНК.[8]

Белок Tat также ассоциируется с РНК-полимераза II комплексов при раннем удлинении транскрипции после промоутер клиренса и перед синтезом полноразмерного транскрипта РНК TAR. Это взаимодействие Tat с комплексами элонгации РНК-полимеразы II не зависит от P-TEFb. Есть два тата участок связывания на каждом комплексе элонгации транскрипции; одна расположена на РНК TAR, а другая - на РНК-полимеразе II рядом с сайтом выхода растущих транскриптов мРНК, что предполагает, что две молекулы Tat участвуют в выполнении различных функций в течение одного цикла синтеза мРНК ВИЧ-1.[9]

Минимальная татуировка последовательность которые могут опосредовать специфическое связывание TAR in vitro был сопоставлен с основным домен из 10 аминокислоты, состоящий в основном из остатков Arg и Lys. Однако регулирующая деятельность также требует 47 N-концевой остатки, которые взаимодействовать с компонентами комплекса транскрипции и функционирует как домен активации транскрипции.[8][10][11]

Tat также использует необычный трансклеточный транспортный путь. Во-первых, он с высокой степенью сродства связывается с Фосфатидилинозитол 4,5-бисфосфат (PI (4,5) P2), находится на внутренней поверхности клеточная мембрана, это позволяет нанимать Tat на этом уровне. Затем Tat пересекает плазматическую мембрану, чтобы достичь внеклеточного пространства. Секреция Tat инфицированными клетками очень активна, и экспорт является основным направлением Tat ВИЧ-1.[2]

Структура

Предполагается, что основная область белка ВИЧ-Tat образует альфа спираль. Основная область участвует в связывании РНК (TAR, элемент ответа на трансактивацию), и белки Tat, таким образом, принадлежат к семейству белков, связывающих РНК с богатым аргинином (ARM).[12]

Домен трансдукции белка

Tat содержит белок трансдукция домен, который поэтому известен как пептид, проникающий в клетки.[13] Изначально[14] характеризуется Франкель и Пабо (1988)[15] и Грин и Левенштейн (1988),[16] этот домен позволяет Tat проникать в клетки, пересекая клеточную мембрану. Аминокислотная последовательность домена трансдукции белка - YGRKKRRQRRR.[13]В сигнал ядерной локализации обнаруженный в домене, GRKKR, опосредует дальнейшую транслокацию Tat в ядро ​​клетки.[17][18] По состоянию на 2000 г. Биологическая роль этого домена и точный механизм передачи неизвестны.[13]

Клиническое значение

Было исследовано ингибирование Tat.[19] Было высказано предположение, что антагонисты Tat могут быть использованы при лечении ВИЧ-инфекций.[20]

Компания Biosantech разработала новую вакцину под названием Tat Oyi, нацеленную на белок Tat. Кандидатная вакцина компании против ВИЧ не токсична для 48 ВИЧ-инфицированных пациентов, включенных в двойное слепое исследование, проводимое во Франции. Исследование фазы I / IIa, опубликованное в 2016 году, показывает снижение вирусной РНК для одной из трех испытанных доз. Дозозависимого ответа не наблюдалось, что ставит под сомнение надежность результатов.[21]

Рекомендации

  1. ^ Гены, + тат в Национальной медицинской библиотеке США Рубрики медицинской тематики (MeSH)
  2. ^ а б c Debaisieux S, Rayne F, Yezid H, Beaumelle B (2012). «Все подробности о ВИЧ-1 Tat». Трафик. 13 (3): 355–63. Дои:10.1111 / j.1600-0854.2011.01286.x. PMID  21951552.
  3. ^ Джанг, К. Т. (1996) В: Ретровирусы человека и СПИД: "Составление и анализ последовательностей нуклеиновых кислот и аминокислот". Лос-Аламосская национальная лаборатория (ред.), Стр. III-3 – III-18
  4. ^ Kim JB, Sharp PA (апрель 2001 г.). «Положительный фактор элонгации транскрипции B фосфорилирует hSPT5 и карбоксиконцевой домен РНК-полимеразы II независимо от циклин-зависимой киназы, активирующей киназу». J. Biol. Chem. 276 (15): 12317–23. Дои:10.1074 / jbc.M010908200. PMID  11145967.
  5. ^ а б Сяо Х., Неве С., Тиффани Х.Л. и др. (Октябрь 2000 г.). «Селективный антагонизм CXCR4 со стороны Tat: последствия для in vivo расширение использования корецепторов ВИЧ-1 ». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 97 (21): 11466–71. Bibcode:2000PNAS ... 9711466X. Дои:10.1073 / пнас.97.21.11466. ЧВК  17223. PMID  11027346.
  6. ^ Кэмпбелл Г.Р., Паскье Э., Уоткинс Дж., Бургарель-Рей В., Пейро В., Эскье Д., Барбье П., де Марёй Дж., Брагер Д., Калебу П., Йиррелл Д. Л., Лорет Е. П. (ноябрь 2004 г.). «Богатая глутамином область белка Tat ВИЧ-1 участвует в апоптозе Т-клеток». J. Biol. Chem. 279 (46): 48197–204. Дои:10.1074 / jbc.M406195200. PMID  15331610.
  7. ^ Вайшнав Ю.Н., Вонг-Стаал Ф. (1991). «Биохимия СПИДа». Анну. Преподобный Biochem. 60: 577–630. Дои:10.1146 / annurev.bi.60.070191.003045. PMID  1883204.
  8. ^ а б c Муджиб А., Епископ К., Петерлин Б.М., Терк К., Парслоу Т.Г., Джеймс Т.Л. (август 1994 г.). «Структура ЯМР биологически активного пептида, содержащего РНК-связывающий домен Tat вируса иммунодефицита человека 1 типа». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 91 (17): 8248–52. Bibcode:1994ПНАС ... 91.8248М. Дои:10.1073 / пнас.91.17.8248. ЧВК  44583. PMID  8058789.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  9. ^ Чжоу С., Рана TM (июль 2002 г.). «Бимолекулярный механизм взаимодействия белка Tat ВИЧ-1 с комплексами элонгации транскрипции РНК-полимеразы II». J. Mol. Биол. 320 (5): 925–42. Дои:10.1016 / S0022-2836 (02) 00556-9. PMID  12126615.
  10. ^ Селби MJ, Петерлин BM (август 1990). «Трансактивация Tat ВИЧ-1 через гетерологичный РНК-связывающий белок». Клетка. 62 (4): 769–76. Дои:10.1016 / 0092-8674 (90) 90121-Т. PMID  2117500.
  11. ^ Кашанчи Ф., Пирас Дж., Радонович М.Ф., Дюваль Дж. Ф., Фаттей А., Чанг С.М., Рёдер Р.Г., Брэди Дж. Н. (январь 1994 г.). «Прямое взаимодействие человеческого TFIID с трансактиватором ВИЧ-1 Tat». Природа. 367 (6460): 295–9. Bibcode:1994Натура.367..295K. Дои:10.1038 / 367295a0. PMID  8121496.
  12. ^ Тахиров Т.Х., Бабаева Н.Д., Варзаванд К., Купер Дж.Дж., Sedore SC, Price DH (июнь 2010 г.). «Кристаллическая структура Tat ВИЧ-1 в комплексе с человеческим P-TEFb». Природа. 465 (7299): 747–51. Bibcode:2010Натура.465..747Т. Дои:10.1038 / природа09131. ЧВК  2885016. PMID  20535204.
  13. ^ а б c Schwarze SR, Hruska KA, Dowdy SF (июль 2000 г.). «Белковая трансдукция: неограниченная доставка во все клетки?». Тенденции Cell Biol. 10 (7): 290–5. Дои:10.1016 / S0962-8924 (00) 01771-2. PMID  10856932.
  14. ^ Дитц Г.П., Бэр М. (октябрь 2004 г.). «Доставка биоактивных молекул в клетку: подход троянского коня». Молекулярная и клеточная неврология. 27 (2): 85–131. Дои:10.1016 / j.mcn.2004.03.005. PMID  15485768.
  15. ^ Франкель А.Д., Пабо, Колорадо (декабрь 1988 г.). «Поглощение клетками белка tat вируса иммунодефицита человека». Клетка. 55 (6): 1189–93. Дои:10.1016/0092-8674(88)90263-2. PMID  2849510.
  16. ^ Green M, Loewenstein PM (декабрь 1988 г.). «Автономные функциональные домены химически синтезированного белка трансактиватора tat вируса иммунодефицита человека». Клетка. 55 (6): 1179–88. Дои:10.1016/0092-8674(88)90262-0. PMID  2849509.
  17. ^ Рубен С., Перкинс А., Перселл Р. и др. (Январь 1989 г.). «Структурно-функциональная характеристика белка Tat вируса иммунодефицита человека». Журнал вирусологии. 63 (1): 1–8. Дои:10.1128 / JVI.63.1.1-8.1989. ЧВК  247650. PMID  2535718.
  18. ^ Хаубер Дж., Малим М. Х., Каллен Б. Р. (март 1989 г.). «Мутационный анализ консервативного базового домена белка tat вируса иммунодефицита человека». Журнал вирусологии. 63 (3): 1181–7. Дои:10.1128 / JVI.63.3.1181-1187.1989. ЧВК  247813. PMID  2536828.
  19. ^ Кук Дж. А., Август А., Хендерсон А. Дж. (Июль 2002 г.). «Привлечение фосфатидилинозитол-3-киназы к CD28 ингибирует транскрипцию ВИЧ по Tat-зависимому механизму». J. Immunol. 169 (1): 254–60. Дои:10.4049 / jimmunol.169.1.254. PMID  12077252.
  20. ^ Бедоя Л.М., Бельтран М., Санчо Р. и др. (Октябрь 2005 г.). «4-Фенилкумарины как ингибиторы транскрипции ВИЧ». Биоорг. Med. Chem. Латыш. 15 (20): 4447–50. Дои:10.1016 / j.bmcl.2005.07.041. PMID  16137881.
  21. ^ Лорет Е.П. и др. (Апрель 2016 г.). «Внутрикожная инъекция терапевтической вакцины против ВИЧ на основе Tat Oyi снижает на 1,5 log копий / мл медианное значение отскока РНК ВИЧ и отсутствие отскока ДНК ВИЧ после прерывания АРТ в рандомизированном контролируемом клиническом исследовании фазы I / II». Ретровирология. 13: 21. Дои:10.1186 / s12977-016-0251-3. ЧВК  4818470. PMID  27036656.