APOBEC3G - APOBEC3G
APOBEC3G (enzimă de editare a mRNA apolipoproteinei B, 3G asemănătoare polipeptidelor catalitice) este o enzimă umană codificată de gena APOBEC3G care aparține superfamiliei de proteine APOBEC . S-a sugerat că această familie de proteine joacă un rol important în imunitatea antivirală înnăscută . APOBEC3G aparține familiei citaminelor deaminaze care catalizează dezaminarea citidinei în uridină în substratul ADN monocatenar. Domeniul C-terminal al A3G redă activitate catalitică, mai multe RMN și structuri cristaline explică specificitatea substratului și activitatea catalitică
APOBEC3G exercită activitate imunitară antiretrovirală înnăscută împotriva retrovirusurilor , mai ales HIV , prin interferarea cu replicarea adecvată. Cu toate acestea, lentivirusurile precum HIV au dezvoltat proteina factorului de infectivitate virală (Vif) pentru a contracara acest efect. Vif interacționează cu APOBEC3G și declanșează ubiquitinarea și degradarea APOBEC3G prin calea proteazomală. Pe de altă parte, virusurile spumoase produc o proteină accesorie Bet ( P89873 ) care afectează solubilitatea citoplasmatică a APOBEC3G. Cele două modalități de inhibare sunt distincte una de alta, dar se pot înlocui reciproc in vivo .
Descoperire
A fost identificat pentru prima dată de Jarmuz și colab. ca membru al familiei de proteine APOBEC3A la 3G pe cromozomul 22 în 2002 și mai târziu și ca factor celular capabil să restricționeze replicarea HIV-1 lipsită de proteina accesorie virală Vif . Curând după aceea, s-a arătat că APOBEC3G aparținea unei familii de proteine grupate împreună datorită omologiei lor cu citidina deaminază APOBEC1 .
Structura
APOBEC3G are o structură simetrică, rezultând 2 domenii catalitice omoloage , domeniile N-terminal (CD1) și C-terminal (CD2), fiecare dintre acestea conținând un Zn2+
site de coordonare. Fiecare domeniu are, de asemenea, motivul tipic His / Cys-X-Glu-X23-28-Pro-Cys-X2-Cys pentru citidina deaminaze. Cu toate acestea, spre deosebire de citaminele deaminaze tipice, APOBEC3G conține o helică alfa unică între două foi beta din domeniul catalitic care ar putea fi un site de legare a cofactorului . (Figura 1)
CD2 este activ catalitic și vital pentru dezaminare și specificitatea motivului. CD1 este inactiv catalitic, dar foarte important pentru legarea de ADN și ARN și este esențial pentru definirea procesivității 5 '-> 3' a dezaminării APOBEC3G. CD2 nu are activitate deaminază fără prezența CD1.
Nativul APOBEC3G este compus din monomeri , dimeri , trimeri , tetrameri și oligomeri de ordin superior . Deși se crede că APOBEC3G funcționează ca un dimer, este posibil să funcționeze de fapt ca un amestec de monomeri și oligomeri.
Reziduul de aminoacizi D128 , care se află în CD1 (Figura 1), pare a fi deosebit de important pentru interacțiunile APOBEC3G cu Vif, deoarece o mutație punctuală D128K previne epuizarea APOBEC3G dependentă de Vif. În plus, aminoacizii 128-130 de pe APOBEC3G formează un motiv încărcat negativ, care este critic pentru interacțiunile cu Vif și formarea complexelor APOBEC3G-Vif. Mai mult, reziduurile 124-127 sunt importante pentru încapsularea APOBEC3G în virioni HIV-1 și pentru activitatea antiretrovirală rezultată.
Mecanism de acțiune
APOBEC3G a fost studiat pe scară largă și au fost identificate mai multe mecanisme care afectează negativ replicarea HIV-1.
Dezaminarea și hipermutația citidinei
APOBEC3G și alte proteine din aceeași familie sunt capabile să acționeze ca deaminaze induse de activare (citidină) (AID). APOBEC3G interferează cu transcripție inversă prin inducerea numeroase deoxicitidin la dezoxiuridină mutații în catena negativă a ADN - ului HIV exprimat in primul rand ca ADN complementar (ADNc) într - un 3' -> mod 5'processive. Deoarece APOBEC3G face parte din superfamilia APOBEC și acționează ca un SIDA, este probabil ca mecanismul mediat de APOBEC3G pentru dezaminarea citidinei să fie similar cu cel al unei E. coli citidina deaminază despre care se știe că este foarte omologă cu APOBEC1 și AID din jurul regiunea de legare a nucleotidelor și zincului. Reacția de dezaminare prevăzută este condusă de un atac nucleofil direct asupra poziției 4 a inelului citidin pirimidinic de către enzima coordonată cu zinc. Apa este necesară ca sursă atât a unui donator de protoni cât și a unui grup hidroxil (Figura 2). Dezaminarea (și oxidarea rezultată) în poziția 4 produce o grupare carbonil și are ca rezultat o schimbare de la citidină la uridină.
Activitatea de dezaminare duce în cele din urmă la hipermutații G → A la „punctele fierbinți” ale ADN-ului proviral. O astfel de hipermutație distruge în cele din urmă capacitatea de codificare și replicare a virusului, rezultând mulți virioni neviabili. APOBEC3G are un efect antiviral mult mai slab atunci când situsul său activ a fost mutat până la punctul în care proteina nu mai poate muta ADN-ul retroviral. S-a crezut inițial că dezaminarea mediată de APOBEC3G poate duce, de asemenea, indirect la degradarea ADN-ului viral de către sistemele de reparare a ADN-ului atrase de reziduurile mutante. Cu toate acestea, acest lucru a fost redus deoarece APOBEC3G uman reduce nivelurile de ADNc viral independent de enzimele de reparare a ADN-ului UNG și SMUG1 .
Interferența cu transcrierea inversă
APOBEC3G interferează cu transcrierea inversă a HIV-1 independent de dezaminarea ADN-ului. ARNt 3Lys se leagă de obicei la situsul de legare a primerului HIV-1 pentru a iniția transcrierea inversă. APOBEC3G poate inhiba amorsarea tRNA3Lys, afectând astfel negativ producția SSDNA virală și infectivitatea virusului. Se prezice că transcrierea inversă este, de asemenea, afectată negativ de legarea APOBEC3G la ARN-ul viral și provocând modificări sterice.
Interferența cu integrarea ADN-ului viral
APOBEC3G a fost asociat cu interferența integrării ADN-ului viral în genomul gazdei într-un mod dependent de domeniile catalitice funcționale și de activitatea deaminazei. Mbisa și colab. Am văzut că APOBEC3G interferează cu prelucrarea și îndepărtarea primerului ARNt din ADN minus catena, ducând astfel la capetele ADN-ului viral 3 ' long terminal repeat (LTR) aberant . Aceste capete de ADN viral sunt substraturi ineficiente pentru integrare și transfer de ADN cu catene plus. Ca urmare, formarea de virus HIV-1 este inhibată.
Funcția biologică
APOBEC3G mARN este exprimat în anumite celule, denumite celule non-permisive, în care HIV-1 nu poate infecta și replica în mod corespunzător în absența Vif. Astfel de celule includ limfocite T CD4 primare relevante fiziologic și macrofage . Incapsularea APOBEC3G în virioni HIV-1 este foarte importantă pentru răspândirea APOBEC3G și pentru exercitarea activității antiretrovirale. Incapsularea APOBEC3G poate apărea prin cel puțin următoarele patru mecanisme propuse (Figura 3): 1. Ambalarea nespecifică a APOBEC3G 2. Interacțiunea APOBEC3G cu ARN-ul gazdei 3. Interacțiunea APOBEC3G cu ARN-ul viral 4. Interacțiunea APOBEC3G cu HIV-1 Gag proteine. Doar ultimele două mecanisme au fost larg sprijinite.
Cantitatea care este încorporată în virioni depinde de nivelul de expresie APOBEC3G din celula care produce virionul. Xu și colab. au efectuat studii cu celule PBMC și au constatat că, în absența Vif, 7 ± 4 molecule APOBEC3G au fost încorporate în virioni și au dus la inhibarea puternică a replicării HIV-1.
Pe lângă descurajarea replicării retrovirusurilor exogene, A3G acționează și asupra retrovirusurilor endogene umane , lăsând în ele semnături similare de hipermutații.
Relevanța bolii
APOBEC3G este exprimat în celulele non-permisive și este un factor inhibitor cheie al replicării și infectivității HIV-1. Cu toate acestea, Vif contracarează acest factor antiretroviral, permițând producerea de virioni HIV-1 viabili și infecțioși în prezența activității APOBEC3G. În special, Vif previne încorporarea APOBEC3G în virioni HIV-1 și promovează distrugerea enzimei într-un mod independent de toate celelalte proteine HIV-1.
În timp ce APOBEC3G a fost de obicei studiat ca o proteină vitală care prezintă efecte antivirale puternice asupra HIV-1, studii recente au elucidat potențialul mutației mediate de APOBEC3G pentru a facilita propagarea HIV-1. Numărul de dezaminări în regiunile preferate variază de la una la multe, posibil dependent de timpul de expunere la APOBEC3G. În plus, s-a demonstrat că există un răspuns la doză între concentrația intracelulară de APOBEC3G și gradul de hipermutație virală. Unele provirusuri HIV-1 cu mutație mediată de APOBEC3G s-au dovedit a prospera deoarece poartă prea puține mutații la punctele fierbinți APOBEC3G sau pentru că s-a produs recombinarea între un provirus letal restricționat de APOBEC3G și un provirus viabil. O astfel de mutageneză subletală contribuie la o mai mare diversitate genetică în rândul populației cu virus HIV-1, demonstrând potențialul pentru APOBEC3G de a spori capacitatea de adaptare și propagare a HIV-1.
Referințe
linkuri externe
- Localizarea genomului uman APOBEC3G și pagina de detalii a genei APOBEC3G în browserul genomului UCSC .
Lecturi suplimentare
- Prochnow C, Bransteitter R, Klein MG, Goodman MF, Chen XS (ianuarie 2007). „Structura cristalină APOBEC-2 și implicațiile funcționale pentru SIDA deaminază”. Natura . 445 (7126): 447–51. Cod Bib : 2007Natur.445..447P . doi : 10.1038 / nature05492 . PMID 17187054 . S2CID 4394772 .
- Iwabu Y, Kinomoto M, Tatsumi M, Fujita H, Shimura M, Tanaka Y și colab. (Noiembrie 2010). "Activitate diferențială anti-APOBEC3G a proteinelor VI-HIV-1 derivate din diferite subtipuri" . Jurnalul de chimie biologică . 285 (46): 35350-8. doi : 10.1074 / jbc.M110.173286 . PMC 2975159 . PMID 20833716 .
