Env (ген)

Env представляет собой вирусный ген, который кодирует белок, образующий вирусную оболочку. Экспрессия гена env позволяет ретровирусам нацеливаться и прикрепляться к конкретным типам клеток, а также проникать в целевую клеточную мембрану.

Анализ структуры и последовательности нескольких различных генов env предполагает, что Белки Env представляют собой машины слияния типа 1. Машины слияния типа 1 первоначально связывают рецептор на поверхности клетки-мишени, который запускает конформационное изменение, позволяя связываться с слитым белком. Слитый пептид встраивается в мембрану клетки-хозяина и приближает мембрану клетки-хозяина к вирусной мембране для облегчения слияния мембран.

Хотя существуют значительные различия в последовательности гена env между ретровирусами ген всегда располагается ниже по течению от gag, pro и pol. Для экспрессии мРНК env должна быть сплайсирована.

Зрелый продукт гена env представляет собой вирусный спайковый белок, который состоит из двух основных частей: поверхностного белка (SU) и трансмембранного белка (TM). тропизм вируса определяется доменом белка SU, поскольку он отвечает за рецептор-связывающую функцию вируса. Таким образом, домен SU определяет специфичность вируса для отдельной рецепторной молекулы.

• 1 Физическая структура
  • 1.1 Олигомеризация
  • 1.2 Посттрансляционная модификация
• 2 В ВИЧ
  • 2.1 gp120
  • 2.2 gp41
• 3 Env в MMTV
• 4 Env в ASLV
  • 4.1 Подгруппа A
• 5 Env в MLV
• 6 Env в эволюции млекопитающих
• 7 Ссылки
• 8 Внешние links

Олигомеризация

Ретровирусные гликопротеины представляют собой олигомерные комплексы, состоящие из SU-TM гетеродимеров, которые образуются в эндоплазматическом ретикулуме после трансляции гликозилированного предшественника Env. Расположение этих гетеродимеров определяет трехмерную структуру зубчатого шипа на вирусной поверхности. Белки Env вируса саркомы и лейкоза птиц (ASLV ) и вируса лейкемии мышей (MLV ) оба являются тримерами гетеродимеров SU-TM. Белок Env вируса иммунодефицита человека (HIV ) также имеет тримерную структуру из гетеродимеров. Считается, что внутриклеточный транспорт растущего белка в некоторой степени зависит от олигомеризации предшественников Env, которая позволяет гидрофобным последовательностям быть скрытыми внутри структуры белка. Эта олигомеризация также участвует в инициации слияния с мембраной клетки-мишени.

Посттрансляционная модификация

Env может быть изменен путем добавления олигосахаридов, богатых маннозой, процесс, который требует место в шероховатой эндоплазматической сети и осуществляется ферментами клетки-хозяина. Котрансляционное гликозилирование происходит по аспарагину в мотивах Asn-X-Ser или Asn-X-Thr. Различные ретровирусы широко различаются по сайтам N-связанного гликозилирования: ВИЧ-1 может иметь до 30 гликозилированных сайтов, 25 из которых находятся в gp120. На другом конце спектра MMTV (вирус опухоли молочной железы мыши имеет только 4 сайта для добавления олигосахаридов (два на gp52 и два на gp37). Считается, что добавление олигосахаридов играет роль в правильном сворачивание Env, предположительно за счет стабилизации структуры белка. Без надлежащего сворачивания транспорт и функция белка могут быть серьезно нарушены. Важность гликозилирования Env в ВИЧ-1 была установлена ​​путем синтеза гликопротеина в присутствии ингибитора гликозилирования, туникамицин. Синтезированный белок был неправильно свернут и не мог связывать CD4. Однако связывание рецептора было минимальным, когда секретируемый продукт env был ферментативно дегликозилирован.

Ген env кодирует белок gp160, который образует гомотример и расщепляется на gp120 и gp41 протеазой клетки-хозяина, фурин. Для образования активного гибридного белка SU gp120 и TM gp41 poly пептиды остаются нековалентно связанными друг с другом, но это взаимодействие часто нестабильно, что приводит к отщеплению растворимого gp120 и связанного с мембраной gp41 «пеньков». По отдельности расщепление фурином неэффективно, и вирионы часто высвобождаются с неактивным, нерасщепленным gp160. Из-за высокой распространенности этих неактивных форм иммунная система часто вырабатывает антитела, которые нацелены на неактивный Env, а не на активные формы белка оболочки. См. Цикл репликации ВИЧ.

Экспрессия Env регулируется продуктом гена rev. Экспериментальная делеция rev привела к неспособности обнаружить белок Env, и уровни мРНК env в цитоплазме клетки были значительно снижены. Однако, когда анализировали общую клеточную РНК, итоговые значения env РНК не имели существенной разницы в присутствии и отсутствии совместной экспрессии rev. Было обнаружено, что без экспрессии rev наблюдалось заметное увеличение ядерной РНК env, что свидетельствует о том, что rev играет важную роль в ядерном экспорте мРНК env. Роль rev была дополнительно выяснена, когда было обнаружено, что Rev действует в trans для нацеливания на конкретную последовательность, присутствующую в гене env ВИЧ-1, чтобы инициировать экспорт не полностью сплайсированной РНК ВИЧ-1 из ядра.

gp120

Экспонированный на поверхности вирусной оболочки, гликопротеин gp120 связывается с CD4 рецептором на любой клетке-мишени, которая имеет такой рецептор, особенно . Выделены штаммы ВИЧ-1, способные проникать в клетки-хозяева, отрицательные по CD4. Эта независимость от CD4 связана со спонтанной мутацией в гене env. Присутствия корецептора , CXCR 4, достаточно для этого мутантного штамма, чтобы инфицировать клетки человека. Было обнаружено, что штамм с этим фенотипом имеет семь мутаций в последовательности, кодирующей gp120, и предполагается, что эти мутации вызывают конформационные изменения в gp120, которые позволяют вирусу напрямую взаимодействовать с корецептором.

Поскольку связывание рецептора CD4 является наиболее очевидным этапом ВИЧ-инфекции, gp120 был одной из первых целей исследования вакцины против ВИЧ. Этим усилиям препятствует механизм слияния, используемый ВИЧ, что чрезвычайно затрудняет нейтрализацию антителами. Перед связыванием с клеткой-хозяином gp120 остается эффективно скрытым от антител, поскольку он скрыт в белке и защищен сахарами. Gp120 подвергается воздействию только тогда, когда он находится в непосредственной близости от клетки-хозяина и пространство между мембранами вируса и клетки-хозяина достаточно мало, чтобы стерически препятствовать связыванию антител.

gp41

Гликопротеин gp41 является не- ковалентно связывается с gp120 и обеспечивает второй этап, на котором ВИЧ проникает в клетку. Первоначально он находится внутри вирусной оболочки, но когда gp120 связывается с рецептором CD4, gp120 изменяет свою конформацию, вызывая экспонирование gp41, где он может способствовать слиянию с клеткой-хозяином.

Ингибитор слияния лекарства, такие как энфувиртид, блокируют процесс слияния, связываясь с gp41.

Вирус опухоли молочной железы мыши (MMTV ) ген env кодирует полипротеин gp70 (P10259 ), который расщепляется с образованием поверхностных (SU) и трансмембранных (TM) продуктов Env. Gp52 - это субъединица SU в MMTV, а gp36 - субъединица TM. Gp52 представляет собой гликопротеин массой 52000 дальтон, а gp36 - гликопротеин массой 36000 дальтон.

MMTV Env представляет особый интерес для исследователей из-за открытия, что он кодирует мотив активации на основе тирозина иммунорецептора (I TAM ), который, как было показано, трансформирует клетки молочной железы человека и мыши в культуре. Этот ITAM деполяризует эпителиальные ацинарные структуры, тем самым изменяя фенотип клеток и заставляя их становиться злокачественными.

Подгруппа A

Вирусы птичьей саркомы и лейкоза (ASLV ) имеют десять подгрупп (от A до J). Гликопротеин оболочки подгруппы A называется EnvA, и его ген env кодирует белок-предшественник, известный как Pr95. Этот предшественник расщепляется ферментами клетки-хозяина с образованием субъединицы поверхностного белка gp85 и субъединицы трансмембранного белка gp37, которые гетеродимеризуются и затем образуют тример. Вирус не может заразить клетки до завершения обработки белка-предшественника оболочки. Для проникновения вируса в цитозоль клетки-хозяина требуется низкий pH.

Ген env вируса лейкемии мышей (MLV) коды для гликопротеина 71000 дальтон, gp71. Этот мембранный рецептор был выделен из вируса лейкемии мышей Раушера (R-MuLV).

Ретровирусный белок env был захвачен несколько раз в течение эволюции млекопитающих и экспрессируется в ткани плаценты, где он способствует слиянию клеток плода и матери. Белок у млекопитающих называется синцитин.

• Гены, + env в Национальной медицинской библиотеке США Медицина Предметные заголовки (MeSH)
• env + Gene + Products, + Human + Immunodeficiency + Virus в Национальной медицинской библиотеке США Медицинские предметные заголовки (MeSH)