Вирусный белок - Viral protein

Схема того, как можно построить вирусный капсид, используя несколько копий всего двух белковых молекул

А вирусный белок является одновременно компонентом и продуктом вирус. Вирусные белки сгруппированы в соответствии с их функциями, а группы вирусных белков включают: структурные белки, неструктурные белки, регуляторные белки, и вспомогательные белки.[1] Вирусы неживые и не имеют средств для собственного воспроизводства, вместо этого они зависят от ресурсов своей клетки-хозяина для воспроизведения. Таким образом, вирусы не кодируют многие из своих собственных вирусных белков, а вместо этого используют механизмы клетки-хозяина для производства вирусных белков, необходимых для репликации.[2]

Структурные белки вирусов

Большинство структурных белков вируса являются компонентами капсида и оболочки вируса.

Капсид

Основная статья: Капсид

Генетический материал вируса хранится в структуре вирусного белка, называемой капсидом. Капсид - это «щит», который защищает вирусные нуклеиновые кислоты от разложения ферментами хозяина или другими типами пестицидов или вредителями. Он также позволяет прикрепить вирион к своему хозяину и позволяет вириону проникать через мембрану клетки-хозяина. Капсид состоит из множества копий одного вирусного белка или нескольких различных вирусных белков, и каждый из этих вирусных белков кодируется одним ген от вирусного геном. Структура капсида позволяет вирусу использовать небольшое количество вирусных генов для создания большого капсида.[3]

Несколько протомеры, олигомерные (вирусные) белковые субъединицы, объединяются с образованием капсомеры, а капсомеры объединяются, образуя капсид.[1] Капсомеры можно объединить в икосаэдр, спиральный или сложный капсид, но во многих вирусах, таких как вирус простого герпеса, собирается икосаэдрический капсид.[2] Три асимметричных и неидентичных вирусных белковых единицы составляют каждую из двадцати идентичных треугольных граней в икосаэдрическом капсиде.[2]

Вирусный конверт

Основная статья: Вирусный конверт

В капсид некоторых вирусов заключены в мембрану, называемую вирусной оболочкой. В большинстве случаев вирусная оболочка образуется капсидом плазматической мембраны клетки-хозяина, когда вирус покидает свою клетку-хозяина в результате процесса, называемого почкованием.[4] Вирусная оболочка состоит из липидный бислой встроены вирусные белки, в том числе вирусные гликопротеины.[1] Эти вирусные гликопротеины связываются со специфическими рецепторами и корецепторами на мембране клеток-хозяев, и они позволяют вирусам прикрепляться к своим клеткам-мишеням-хозяевам.[1] Некоторые из этих гликопротеинов включают:

Вирусные гликопротеины играют решающую роль в слиянии вируса с клеткой. Слияние вируса с клеткой начинается, когда вирусные гликопротеины связываются с клеточными рецепторами.[5]

Белки слияния вирусной мембраны

Слияние вирусной оболочки с клеточная мембрана требуется высокая энергия. Слитые белки вирусной мембраны действуют как катализаторы, преодолевая этот высокий энергетический барьер.[6] После связывания вирусного гликопротеина с клеточные рецепторы, слитые белки вирусной мембраны претерпевают изменение структурной конформации.[6] Это изменение конформации затем способствует дестабилизации и слиянию вирусной оболочки с клеточной мембраной за счет создания петель слияния (FL) или гидрофобных гибридные пептиды (FP) на вирусной оболочке для взаимодействия с клеточной мембраной.[6] Большинство слитых белков вирусной мембраны после слияния окажутся в конформации, подобной шпильке, в которой FL / FP и трансмембранный домен находятся на одной стороне белка.[6]

Вирусные гликопротеины и их трехмерные структуры до и после слияния позволили обнаружить широкий спектр структурных конформаций.[6] Белки слияния вирусной мембраны были сгруппированы в четыре различных класса, и каждый класс идентифицируется по характерным структурным конформациям:

  • Класс I: Конформация после слияния имеет отчетливую центральную структуру спиральной спирали, состоящую из сигнатурных тримеров α-спиральных шпилек. Примером вирусного слитого белка класса I является гликопротеин ВИЧ, gp41.[6]
  • Класс II: белку не хватает центральной спиральной структуры. Содержит характерную удлиненную структуру эктодомена β-листа, которая повторно складывается, образуя тример из шпилек. Примеры слитых белков вируса класса II включают белок Е вируса денге и белок Е вируса Западного Нила.[5][6]
  • Класс III: Структурная конформация - это комбинация характеристик слитых белков вирусной мембраны класса I и класса II. Примером слитого белка класса III является гликопротеин вируса бешенства G.[6]
  • Класс IV: вирусные слитые белки класса IV представляют собой небольшие трансмембранные (FAST) белки, связанные с слиянием. Сами они не образуют тримеров шпилек или структур шпилек, и они являются наименьшими из известных вирусных слитых белков. Белки FAST кодируются членами группы без оболочки. Reoviridae семейство вирусов.[6]

Вирусные неструктурные белки

Основная статья: Вирусный неструктурный белок

Неструктурные белки вируса - это белки, кодируемые геномом вируса и экспрессируемые в инфицированных клетках.[1] Однако эти белки не собираются в вирионе.[1] Во время репликации вирусов некоторые вирусные неструктурные белки выполняют важные функции, влияющие на сам процесс репликации.[1] Точно так же во время сборки вирусов некоторые из этих белков также выполняют важные функции, влияющие на процесс сборки.[1] Некоторые из этих функций вирусных неструктурных белков включают образование репликонов, иммуномодуляцию и трансактивацию генов, кодирующих структурные белки вируса.[1]

Формирование репликона

Основная статья: Репликон (генетика)

Вирусные неструктурные белки взаимодействуют с белками клетки-хозяина с образованием репликона, также известного как комплекс репликации.[1] в вирус гепатита С, вирусные неструктурные белки взаимодействуют с клеточными везикул мембранный транспортный белок, ХВАП-33, чтобы собрать репликон.[1] Вирусный неструктурный 4b (NS4B ) белок изменяет мембрану клетки-хозяина и запускает процесс образования комплекса репликации.[1][7] Другие вирусные неструктурные белки, такие как NS5A, NS5B, и NS3, также рекрутируются в комплекс, и NS4B взаимодействует с ними и связывается с вирусными РНК.[1][7]

Иммуномодуляция

В иммунная реакция от хозяина к инфицированной клетке можно регулировать с помощью иммуномодулирующих свойств вирусных неструктурных белков.[1] Многие виды крупных ДНК-вирусы кодируют белки, которые подрывают иммунный ответ хозяина, делая возможным распространение вируса.[8] Такие белки обладают потенциалом для разработки новых био-фармацевтических методов лечения воспалительное заболевание у людей, поскольку было доказано, что белки подавляют воспалительные иммунные медиаторы.[9] Вирусный неструктурный белок NS1 в вирус Западного Нила предотвращает активацию комплемента за счет его связывания с контрольным белком комплемента, фактором H.[1] В результате распознавание комплемента инфицированных клеток снижается, и инфицированные клетки остаются невредимыми для иммунной системы хозяина.[1][10]

Вирусные регуляторные и вспомогательные белки

Вирусные регуляторные и вспомогательные белки выполняют множество функций. Эти вирусные белки контролируют и влияют на экспрессию вирусных генов в вирусном геноме, включая скорость транскрипции вирусных структурных генов.[1] Вирусные регуляторные и вспомогательные белки также влияют и регулируют клеточные функции клетки-хозяина, такие как регуляция генов и апоптоз.[1]

В ДНК-вирусах и ретровирусах вирусные регуляторные белки могут усиливать транскрипцию вирусных генов, аналогично эти белки также могут усиливать транскрипцию генов клеток-хозяев.[11]

Вирусные вспомогательные белки, также известные как вспомогательные белки, кодируются геномом ретровирусов.[12] Большинство вирусных дополнительных белков выполняют свои функции только в определенных типах клеток.[12] Также они не имеют большого влияния на репликацию вируса.[12] Однако в некоторых случаях для поддержания репликации вирусов потребуется помощь (и функция) вирусных дополнительных белков.[12]

Эндогенные ретровирусные белки

Синцитин является эндогенный ретровирус белок, который был захвачен в геном млекопитающих, чтобы позволить мембранному слиянию в плацентарном морфогенезе.[13]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж г час я j k л м п о п q р s Уверский, Лонги, Владмир, Соня (2011). Гибкие вирусы. Вайли. п. 4. ISBN  9781118135549.
  2. ^ а б c Слончевский, Фостер, Джоан, Джон (2013). Микробиология: развивающаяся наука. Третье издание. W. W. Norton & Company. С. 192–195. ISBN  978-0393123678.
  3. ^ Лодиш, Харви; Берк, Арнольд; Зипурский, С. Лоуренс; Мацудаира, Пол; Балтимор, Дэвид; Дарнелл, Джеймс (01.01.2000). Молекулярная клеточная биология: вирусы: структура, функции и применение. Получено 9 апреля 2016.
  4. ^ Порнильос, Оуэн; Гаррус, Дженнифер Э; Сандквист, Уэсли I (01.12.2002). «Механизмы почкования вируса с оболочкой РНК». Тенденции в клеточной биологии. 12 (12): 569–579. Дои:10.1016 / S0962-8924 (02) 02402-9. PMID  12495845.
  5. ^ а б Уайт, Джудит М .; Delos, Sue E .; Бречер, Мэтью; Шорнберг, Кэтрин (01.01.2008). «Структуры и механизмы слитых белков вирусной мембраны». Критические обзоры по биохимии и молекулярной биологии. 43 (3): 189–219. Дои:10.1080/10409230802058320. ISSN  1040-9238. ЧВК  2649671. PMID  18568847.
  6. ^ а б c d е ж г час я Подбилевич, Бенджамин (2014). «Вирусы и механизмы слияния клеток». Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития. 30 (1): 111–139. Дои:10.1146 / annurev-cellbio-101512-122422. PMID  25000995.
  7. ^ а б Гуттенуар, Жером; Пенин, Франсуа; Морадпур, Дариус (01.03.2010). «Неструктурный белок 4B вируса гепатита С: путешествие на неизведанные территории». Обзоры в медицинской вирусологии. 20 (2): 117–129. Дои:10.1002 / RMV.640. ISSN  1099-1654. PMID  20069613.
  8. ^ Энгель, П; Ангуло, А (2012). «Вирусные иммуномодулирующие белки: узурпация генов хозяина как стратегия выживания». Достижения экспериментальной медицины и биологии. 738: 256–278. Дои:10.1007/978-1-4614-1680-7_15. ISBN  978-1-4614-1679-1. PMID  22399384.
  9. ^ Лукас, А; Макфадден, Г. (2004). «Секретные иммуномодулирующие вирусные белки как новые биотерапевтические средства». J Immunol. 173 (8): 4765–74. Дои:10.4049 / jimmunol.173.8.4765. PMID  15470015.
  10. ^ Чунг, Кён Мин; Лишевский, М. Кэтрин; Нюбаккен, Грант; Дэвис, Алан Э .; Таунсенд, Р. Рид; Fremont, Daved H .; Аткинсон, Джон П .; Даймонд, Майкл С. (12 декабря 2006 г.). «Неструктурный белок NS1 вируса Западного Нила ингибирует активацию комплемента, связывая регуляторный белок фактор H». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 103 (50): 19111–19116. Дои:10.1073 / pnas.0605668103. ISSN  0027-8424. ЧВК  1664712. PMID  17132743.
  11. ^ Флинт, Джейн; Шенк, Томас (1997). «Вирусные трансактивирующие белки». Ежегодный обзор генетики. 31 (1): 177–212. Дои:10.1146 / annurev.genet.31.1.177. PMID  9442894.
  12. ^ а б c d Гроб, Джон М .; Хьюз, Стивен Х .; Вармус, Гарольд Э. (1 января 1997 г.). Ретровирусы: дополнительные белки и сборка. Лабораторный пресс Колд-Спринг-Харбор. Получено 13 апреля 2016.
  13. ^ Ми С., Ли Икс, Ли Икс, Велдман GM, Финнерти Х, Рэйси Л., ЛаВалли Э, Тан XY, Эдуард П., Хоус С., Кейт Дж. С. младший, Маккой Дж. М. (2000). «Синцитин - это белок оболочки ретровирусов, который участвует в морфогенезе плаценты человека». Природа. 403 (6771): 785–9. Bibcode:2000Натура 403..785М. Дои:10.1038/35001608. PMID  10693809.CS1 maint: использует параметр авторов (ссылка на сайт)

внешняя ссылка