Войти
Транскрипция мРНК инициируется вирусной полимеразой с использованием снятия кепки первый этап транскрипции для некоторых отрицательных, одноцепочечные РНК-вирусы - это захват кепки, при котором первые 10-20 остатков РНК клетки-хозяина удаляются (захватываются) и используются в качестве 5'-кэпа и праймера для инициирования синтез зарождающейся вирусной мРНК. Затем вирусная РНК-зависимая РНК-полимераза (RdRp) может продолжить репликацию генома с отрицательным смыслом из матрицы с положительным смыслом. Вырывание кэпа также объясняет, почему некоторые вирусные мРНК имеют 5’-концевые удлинения из 10-20 нуклеотидов, которые не кодируются в геноме. Примеры вирусов, которые участвуют в захвате крышек, включают вирусы гриппа (Orthomyxoviridae ), вирус Ласса (Arenaviridae ), hantaan вирус (Hantaviridae ) и вирус лихорадки долины Рифт (Phenuiviridae ). Большинство вирусов захватывают 15-20 нуклеотидов, за исключением семейств Arenaviridae и Nairoviridae и рода Thogotovirus (Orthomyxoviridae), которые используют более короткую цепь.
В вирусе гриппа, отрывание колпачка происходит в ядре клетки. Функция захвата кэпа эндонуклеазы содержится в субъединице PA РНК-полимеразы.
. У Arenaviridae и Bunyavirales отрывание кэпа происходит в цитоплазме.
Отрывание кэпа происходит в три основных этапа:
1) вирусный белок RdRp или N связывается с 5'-метилированной структурой cap-1 или cap-2 мРНК хозяина.
2) Вирусная эндонуклеаза расщепляет мРНК на несколько нуклеотидов ниже кэпа.
3) Кепированная РНК, используемая в качестве праймера для инициации синтеза вирусной мРНК, осуществляемого RdRp.
Отрывание крышки лучше всего описывается при гриппе вирусы, особенно гриппа A. У Orthomyxoviridae, вирусного семейства гриппа, RdRp разделен на три субъединицы: PA, PB1 и P2.
PB1 сначала связывает 5 ’конец вирусной РНК (вРНК), активируя PB2 и заставляя 3’ конец вРНК образовывать двухцепочечную зону с 5 ’концом. PB2 продолжает связываться с клеточной мРНК на 5’-конце, закрытом N7-метилгуанозином (mG). Субъединица PA впоследствии отщепляет последовательность 10-13 нуклеотидов от кэп-структуры за счет эндонуклеазной активности на N-конце. Точное место расщепления зависит как от расстояния между PB2 и PA RdRp (около 50 ангстрем или 10-13 нуклеотидов), так и от последовательности мРНК. Затем субъединица PB1, которая содержит полимеразную активность, первоначально добавляет два новых нуклеотида. Праймер с захваченным кэпом перемещается через туннель выхода продукта в домене PB1, чтобы служить праймером для транскрипции. Нуклеотиды вРНК 3’-UCGUUUU не связаны с полимеразой, а скорее свободны для комплементарного связывания с праймером кэпированной РНК, что обеспечивает стабильность. Затем транскрипция начинается с остатка G или C на 3’-конце кэпированного праймера. Наконец, субъединица PB1 завершает удлинение цепи в каноническом направлении от 5 ’к 3’, освобождая кэп, но сохраняя 5 ’конец связанным. Вирусный 3 ’поли-A-хвост добавляется в конце транскрипции за счет заикания полимеразы из-за стерических препятствий петли вРНК. Полученная вирусная мРНК выглядит идентичной мРНК хозяина, что позволяет эндогенному клеточному механизму осуществлять процессинг и ядерный экспорт.
Расщепленные мРНК хозяина подвергаются целевой деградации, которая приводит к подавлению клеточной мРНК. RdRp гриппа также взаимодействует с С-концевым доменом клеточной полимеразы II (Pol II), который потенциально способствует вирусной транскрипции, изменяя конформацию RdRp. Кроме того, снижая численность Pol II, грипп может начать отключать критическую транскрипцию хозяина.
Во время репликации отрывание крышки не используется. Вместо этого RdRp выполняет этап «первичного и повторного выравнивания», гарантирующий, что геном полностью скопирован. В этом механизме RdRp устанавливает праймер внутри, затем vRNA перестраивается для продолжения репликации.
связывающий кэп домен PB2 гриппа имеет уникальную складку, но он использует ароматическое стекинг для выполнения связывания mG cap, аналогично к другим кэп-связывающим белкам. PA является членом семейства нуклеаз PD (D / E) XK, которое использует ионы двухвалентных металлов для расщепления нуклеиновой кислоты. Однако у него есть особый остаток гистидина в активном центре, который лигирует ион Mn2 +, используемый для расщепления.
В октябре 2018 года FDA одобрило балоксавир марбоксил для лечения острого неосложненного гриппа, что является первым новым классом противовирусных препаратов гриппа за более чем два десятилетия. Лекарство использует знания о захвате кепки путем нацеливания и ингибирования эндонуклеазной функции субъединицы PA, что предотвращает инициирование транскрипции вирусом. Балоксавир марбоксил (Xofluza) эффективен против гриппа A и B.
Семейство Arenaviridae и отряд Bunyavirales также являются сегментированными отрицательными одноцепочечными РНК-вирусами. Подтвержденная Mn-зависимая эндонуклеаза расположена на N-конце L-белка. TN-концевой домен является консервативным между различными семействами, что свидетельствует об эволюционном сходстве. Однако наличие кэп-связывающего домена подтверждено не для каждого семейства вирусов, но считается, что он расположен в L или нуклеокапсидном (N или NP) белке. [1] У bunyavirales расщепление эндонуклеазой и предпочтения нуклеотидных мотивов варьируются в зависимости от семейства, рода и вида. Это изменение возникает из-за необходимости спаривания некоторых оснований с 3 ’конца вирусного генома.
Структура нуклеопротеина в вирусе Ласса (Arenaviridae) содержит вторую нуклеазу. Исследователи предполагают, что он участвует в ослаблении интерферонового ответа, но он также содержит сайт связывания dTTP, который можно использовать для захвата крышки. В этой модели белки L и N взаимодействуют в процессе захвата крышки. Двухдоменная модель также была предложена для хантавирусов, но белок N в вирусе лихорадки долины Рифт (Phenuiviridae) не обладает такими же характеристиками.
Срывание крышки также был тщательно изучен для семейства Hantaviridae (Bunyavirales). Есть доказательства того, что белок N связывается с 5’-кэпом и защищает их от разрушения клеточными механизмами. Белок N накапливается в тельцах цитоплазматических клеточных процессоров (P-тельцах), изолируя защищенные 5 ’крышки в качестве пула доступных праймеров для RdRp, чтобы начать синтез вирусной мРНК. На вРНК есть четыре нуклеотида, которые примыкают к 5’-кэпу для связывания. Вирус предпочтительно расщепляет кэп мРНК по остатку G на 14 нуклеотидов ниже кэпа. Кроме того, он обычно отщепляет шапки от бессмысленной мРНК вместо активно транслируемой мРНК. Белок N может защищать кэп мРНК хозяина без Р-тельцов, но они не используются так эффективно RdRp.
RdRp Hantaviridae также может участвовать в механизме «первичного и повторного выравнивания»: олигонуклеотид хозяина запускает мРНК транскрипция и инициирует транскрипцию с концевого остатка G. После добавления нескольких нуклеотидов формирующаяся РНК перестраивается, перемещая два нуклеотида назад на повторяющейся концевой последовательности (AUCAUCAUC), так что G хозяина снова становится первым нуклеотидом, создавая 5'-концевое удлинение.
