Кіріспе
Адамдағы ақуыз және кодтаушы ген APOBEC3G (аполипопротеин B мРНК редакциялау ферменті, каталитикалық 3G кіші бірлігі) - APOBEC3G генінің кодтауындағы адам ферменті, ол APOBEC ақуыздар суперотбасысына жатады. Бұл ақуыздар тобының туа біткен вирусқа қарсы иммунитетте маңызды рөл атқаратыны айтылған. APOBEC3G цитидин деаминазалар тұқымдасына жатады, олар цитидиннің уридинге деаминациясын бір жіпті ДНК субстратында катализациялайды. APOBEC3G ретровирустарға, әсіресе, ВИЧ- ге қарсы, ретровирустың дұрыс репликациясына кедергі келтіре отырып, тұқым қуалайтын иммундық белсенділікті жүзеге асырады. Алайда, ВИЧ сияқты линтивирустар осы әсерге қарсы тұру үшін Вирустық инфекциялық фактор (Vif) ақуызын дамытты. Vif APOBEC3G- мен өзара әрекеттеседі және APOBEC3G- нің протеасомальдық жол арқылы барлық жердегі қысылуы мен ыдырауын тудырады. Екінші жағынан, көбікті вирустар APOBEC3G цитоплазмалық ерігіштігін бұзатын қосымша белок Bet шығарады. Ингибициялаудың екі тәсілі бір-бірінен ерекшеленеді, бірақ олар бірін-бірі in vivo ауыстыра алады.
APOBEC3G (apolipoprotein B mRNA editing enzyme, catalytic subunit 3G) is a human enzyme encoded by the APOBEC3G gene that belongs to the APOBEC superfamily of proteins. This family of proteins has been suggested to play an important role in innate anti viral immunity. APOBEC3G belongs to the family of cytidine deaminases that catalyze the deamination of cytidine to uridine in the single stranded DNA substrate. APOBEC3G exerts innate antiretroviral immune activity against retroviruses, most notably HIV, by interfering with proper replication. However, lentiviruses such as HIV have evolved the Viral infectivity factor (Vif) protein in order to counteract this effect. Vif interacts with APOBEC3G and triggers the ubiquitination and degradation of APOBEC3G via the proteasomal pathway. On the other hand, foamy viruses produce an accessory protein Bet that impairs the cytoplasmic solubility of APOBEC3G. The two ways of inhibition are distinct from each other, but they can replace each other in vivo.
Ашылу
Оны алғаш рет Джармуз және басқалар анықтады. 2002 жылы 22- хромосомадағы APOBEC3A- дан 3G- ге дейінгі протеиндер отбасының мүшесі ретінде, кейін Виф вирустық аксессуарлық протеинінсіз ВИЧ 1- репликациясын шектейтін жасушалық фактор ретінде қолданылды. Көп ұзамай APOBEC3G цитидин деаминаза APOBEC1 -ге гомологиясы бойынша біріктірілген ақуыздар отбасына жататыны көрсетілді.
Құрылымы
<! - деп жазыңыз. Өшірілген сурет алынып тасталды: [[File:N terminal catalytic domain. Цинк координациялық қалдықтары шеңбермен, α спиральдері сары, ал β жіптері қызғылт түсті болып көрсетіледі. D128 қалдықтарының орналасуы β4 және α3 арасындағы болжамды циклде көрсетілген. Әрбір доменде цитидин деаминазалары үшін типтік His/Cys X Glu X2328 Pro Cys X2 Cys мотивтері бар. Алайда, типтік цитидин деаминазаларынан айырмашылығы, APOBEC3G каталитикалық домендегі екі бета-қапшықтың арасында кофакторды байлау орны болуы мүмкін бірегей альфа-геликс бар. CD2 каталитикалық белсенді және деаминация мен мотивтің ерекшелігі үшін маңызды. CD1 каталитикалық белсенді емес, бірақ ДНК мен РНК-ға байлану үшін өте маңызды және APOBEC3G деаминациясының 5 > 3 процессивтілігін анықтау үшін маңызды. CD1 болмай CD2 деаминаза белсенділігі болмайды. Туған APOBEC3G мономерлерден, димерлерден, тримерлерден, тетрамерлерден және жоғары реттік олигомерлерден тұрады. APOBEC3G димер ретінде жұмыс істейді деп ойласа да, ол шын мәнінде мономерлер мен олигомерлердің қоспасы ретінде жұмыс істеуі мүмкін. Сонымен қатар, APOBEC3G- дегі 128130 амин қышқылдары Vif- мен өзара әрекеттесу және APOBEC3G Vif кешендерінің пайда болуы үшін маңызды болатын теріс зарядталған мотивті құрайды. Сонымен қатар, қалдықтар APOBEC3G- ні ВИЧ-1 вирундарына инкапсидациялау және олардан пайда болатын антиретровирустық белсенділік үшін маңызды.
CD2 is catalytically active and vital for deamination and motif specificity. CD1 is catalytically inactive, but very important for binding to DNA and RNA and is key to defining the 5’ >3’ processivity of APOBEC3G deamination. CD2 has no deaminase activity without the presence of CD1. Native APOBEC3G is composed of monomers, dimers, trimers, tetramers, and higher order oligomers. While it is thought that APOBEC3G functions as a dimer, it is possible that it actually functions as a mix of monomers and oligomers. Additionally, amino acids 128–130 on APOBEC3G form a negatively charged motif that is critical for interactions with Vif and the formation of APOBEC3G Vif complexes. Furthermore, residues 124 127 are important for encapsidation of APOBEC3G into HIV 1 virions and the resulting antiretroviral activity.
Әрекет ету механизмі
APOBEC3G кеңінен зерттелді және ВИЧ- 1 репликациясына теріс әсер ететін бірнеше механизмдер анықталды.
Цитидиннің деаминациясы және гипермутация
<! - деп жазыңыз. Өшірілген сурет алынып тасталды: [[File:Predicted Mechanism of deamination. Сурет 2: Пиримидин сақинасының 4-орында тікелей нуклеофилдік шабуыл арқылы цитидиннің деаминациялану механизмі. Бұл механизм бактериялық цитидин деаминазасы үшін ұсынылды, бұл фермент APOBEC1 және нуклеотид немесе Zn2+ байланысу аймағының маңында белсендірілуімен индуцирленген деаминазаға (AID) гомологияны көрсетеді. APOBEC3G APOBEC суперотбасына кіретіндіктен және AID ретінде әрекет ететіндіктен, APOBEC3G цитидинді деаминациялау механизмі нуклеотид пен мырыш байланысу аймағы бойынша APOBEC1 және AID- ге өте гомологты екені белгілі E. coli цитидин деаминазасына ұқсас болуы мүмкін. Алдын ала болжалған деаминация реакциясы цинк үйлестірілген фермент цитидин пиримидин сақинасының 4- орнына тікелей нуклеофилдік шабуылмен іске асады. Су протондық және гидроксилдік топтардың доноры ретінде қажет (сурет 2). 4-орындағы деаминация (және ондағы окистену) карбонил тобын береді және цитидиннен уридинге ауысады. Аминация белсенділігі нәтижесінде вирустың провирустық ДНК-ның " ыстық нүктелері " G→A гипермутациясына әкеледі. Мұндай гипермутация ақыр соңында вирустың кодтау және репликациялық қабілетін жояды, нәтижесінде көптеген өмір сүруге жарамсыз вириондар пайда болады. APOBEC3G белсенді орны ретровирустық ДНК- ні мутациялай алмайтын дәрежеге дейін мутацияланған кезде антивирустық әсері әлдеқайда әлсіз болады. Бастапқыда APOBEC3G деминация арқылы мутацияланған қалдықтарға тартылған ДНК-ны жөндеу жүйелері арқылы вирустық ДНК-ның ыдырауына да жанама түрде әкелуі мүмкін деп ойланды. Алайда, бұл ескерілмеген, себебі адамда APOBEC3G вирустың cDNA деңгейін ДНК-ны жөндеу ферменттері UNG және SMUG1-ден тәуелсіз түрде төмендетеді.
Кері транскрипцияға әсер ету
APOBEC3G ДНК- ні деаминациялаудан тәуелсіз ХИВ 1- дің кері транскрипциясына кедергі келтіреді. tRNA3Lys әдетте HIV 1- дің праймерлік байланысу орнына байланады да, кері транскрипцияны бастайды. APOBEC3G tRNA3Lys- тің алғашқы түрін тежеуі мүмкін, осылайша вирустың ssDNA- нің өндірісіне және вирустың жұқпалылығына кері әсер етеді. APOBEC3G- нің ВИЧ-1 вирундарына инкапсидациялануы APOBEC3G- нің таралуы мен антиретровирустық белсенділігінің пайда болуы үшін өте маңызды. APOBEC3G-тің инкапсидациясы кем дегенде келесі төрт ұсынылған механизмдер арқылы болуы мүмкін (3-сурет): 1. APOBEC3G-нің ерекше емес таңбалауы 2. APOBEC3G- нің қожайын РНК- мен өзара әрекеттесуі 3. APOBEC3G вирустық РНК- мен өзара әрекеттесуі 4. APOBEC3G- нің HIV 1 Gag ақуыздарымен өзара әрекеттесуі. Тек соңғы екі механизм ғана кеңінен қолдау тапты. Вирионға қосылатын мөлшер вирионды өндіретін жасушадағы APOBEC3G экспрессиясының деңгейіне байланысты. Сю және басқалар. PBMC жасушаларымен зерттеулер жүргізіліп, Vif болмаған жағдайда 7±4 APOBEC3G молекуласы вирионға қосылып, ВИЧ-1 репликациясының күшті ингибициялануына әкелгенін анықтады. Экзогендік ретровирустардың көбеюін болдырмаумен қатар, A3G адамдағы эндогендік ретровирустарға әсер етіп, оларда гипермутациялардың ұқсас белгілерін қалдырады.
Аурудың маңыздылығы
APOBEC3G рұқсат етілмейтін жасушаларда экспрессияланады және ВИЧ- 1 репликациясы мен инфекциялық қабілетінің басты тежегіш факторы болып табылады. Әсіресе, Vif APOBEC3G- ні HIV 1 вирундарына қосуға жол бермейді және барлық басқа HIV 1 ақуыздарына тәуелсіз түрде ферменттің жойылуын ынталандырады. APOBEC3G әдетте ВИЧ- 1 вирусына қарсы әсері бар маңызды белок ретінде зерттелетін болса да, соңғы зерттеулер APOBEC3G медиацияланған мутациясының ВИЧ- 1 вирусының таралуын жеңілдетуге көмектесетін әлеуетін анықтады. Артықшылық берілген аймақтарда деминация саны бірден көпке дейін өзгереді, мүмкін APOBEC3G әсерінің уақытына байланысты. APOBEC3G медиацияланған мутациясы бар кейбір ВИЧ-1 провирустары APOBEC3G ыстық нүктелерінде өте аз мутациялардың болуы немесе APOBEC3G- ні өлтіретін шектеулер салынған провирус пен өмір сүретін провирус арасындағы рекомбинация болғандықтан өркендейді. Мұндай сублетальді мутагенез ВИЧ-1 вирусы популяциясының генетикалық әртүрлілігіне ықпал етеді, бұл APOBEC3G вирусының ВИЧ-1 вирусының бейімделу және таралу қабілетін арттыруға мүмкіндік беретінін көрсетеді.