Adenovirus tidig region 1A
Adenovirus tidig region 1A ( E1A ) är en gen som uttrycks under adenovirusreplikation för att producera en mängd olika E1A-proteiner. Det uttrycks under den tidiga fasen av den virala livslängden.
E1A kodar för två huvudproteiner i Ad5, översatta efter alternativ splitsning av det virala DNA-transkriptet, som kan orsaka en mängd olika effekter i däggdjursceller. Proteinerna som kodas av E1A tenderar att lokaliseras i kärnan och påverka genetisk reglering av värdcellen. Efter virusinfektion stimulerar de uttryck av andra virala gener och kan antingen förstärka eller undertrycka uttrycket av cellulära gener beroende på cellulärt sammanhang och samordning med andra virala gener.
Tillägget av E1A -DNA i celler kan orsaka negativa biologiska effekter, såsom att öka p53- uttrycket, stimulera DNA-syntes och cellcykelprogression i vilande celler och hämma differentiering . Det har ansetts vara en onkogen . Den kan också bete sig som en tumörsuppressorgen .
Transkription
Adenovirusets genetiska information kodas av en dubbelsträngad linjär DNA-molekyl. Under viral replikation är adenovirus tidig region 1A (E1A) en gen som uttrycks . Majoriteten av arbetet med adenovirustranskription har fokuserat på humant adenovirus, särskilt Ad2 och Ad5. Den fullständiga nukleotidsekvensen för E1A har fastställts, och den övergripande organisationen av denna region verkar vara mycket lik den för de olika serotyperna .
Nästan en timme efter virusinfektion genomgår viruset transkription för att bilda en primär gen E1A som genomgår alternativ splitsning , en reglerad process där flera proteinisoformer kodas av en primär gen via exoner , delar av exoner eller introner som differentiellt sammanfogas eller hoppas över. E1A splitsas differentiellt i fem transkript med sedimenteringskoefficienter av 13S, 12S, 11S, 10S och 9S, som alla har varit kända för att koda för olika proteiner med varierande antal aminosyrarester av 289R, 243R, 217R, 57R . , var och en utför olika funktioner. 289R- och 243R-proteinerna är huvudprodukterna som kodas av E1A i Ad5. Dessa två proteiner delar nästan samma interna sekvenser som visas i figuren förutom de 46 interna aminosyrorna som är unika för 289-proteinet som är ett resultat av den differentiella splitsningen. Dessa proteiner är funktionellt viktiga för tillväxt av adenovirus.
Översättning
adenovirus tidiga region 1A översätts för att producera E1A- proteiner genom att använda värdcellens molekylära maskineri. Tidiga proteiner produceras efter att viruset kommer in i värdcellen, men före replikering . Detta i motsats till sena proteiner som produceras från gener i sen fas. Tidiga proteiner kodar vanligtvis för icke-strukturella proteiner som är nödvändiga för replikering, medan sena strukturella proteiner vanligtvis fungerar för att initiera genuttryck . E1A -genen hänvisar till genen som kodar för E1A-proteiner specifikt involverade i adenovirusreplikation. [ citat behövs ]
I adenoviruset är de slutliga translationsprodukterna , eller E1A-proteiner, prolinrika och har visat sig lokaliseras i kärnan . Dessa proteinprodukter spelar en roll för att reglera själva genen och i virusets tillväxtaktiviteter.
mRNA- transkripten , 13S, 12S, 11S, 10S och 9S, kodar var och en för följande respektive proteinrester: 289 rester (R), 243R, 217R, 171R och 55R. Dessa produkter är involverade i regleringen av virala gener såväl som generna i den infekterade cellen.
Adenovirusproteinreglering av virala gener har studerats i adenovirus typ-5, eller Ad5. Ad5 hänvisar till en specifik grupp av humana adenovirus. I Ad5-infekterade celler E1A- translation involvera Ad5 L4 100- kDa -proteinet. Man drog slutsatsen att detta protein är involverat i translationsinitiering för efterföljande senfasproteiner.
När det gäller cellulär translation av värdcellen har man dragit slutsatsen att adenovirus selektivt hämmar cellulär translation via förskjutning av MAP-kinas-interagerande serin/treonin-proteinkinas 1 ( Mnk1), en eukaryotisk translationsinitieringsfaktor . Adenovirus förskjuter sannolikt Mnk1 från eIF4G och hämmar eIF4E-fosforylering, som båda är viktiga komponenter i eIF4a -translationsinitieringskomplexet i celler. Även om adenovirus sannolikt blockerar cellulär translation på detta sätt, påverkar det inte translationen av sina egna virala mRNA.
Strukturer av proteinprodukter
Adenovirusets tidiga region 1A (E1A) 289R-proteinet är sammansatt av 289 aminosyror, med fyra konserverade regioner: CR1 (42-80), CR2 (115-137), CR3 (145-191), CR4 (240-289). I 243R är CR3 frånvarande. Dessa konserverade domäner är ansvariga för protein-proteininteraktionen och regleringen av cellcykling och cellulära svar. Sammantaget är den inneboende strukturen hos E1A mycket oordnad, vilket betyder att den saknar en enda tredimensionell struktur.
Emellertid kan strukturen av ElA fixeras vid ligandbindningen. Strukturen av cykliskt-AMP- responselementbindande protein (CBP) och ElA-komplex bestämdes med NMR . Det avslöjar att CR1 och CR2 är ansvariga för CBP-interaktionen för att reglera celltransformationen. CR1-domänen bildas av de slumpmässiga spolarna utan avancerad struktur i fritt tillstånd. Men när den binds till zinkfinger-2-domänen av CBP, viks den till en spiralformad struktur.
CR3 är en distinkt domän i 289R eftersom det är den enda domänen med avancerad struktur. Den fixerade strukturen tillåter denna domän att känna igen TATA-bindande protein (TBP) och aktivera transkription av vissa gener. Resten Val147 i CR3 är en kritisk rest för TBP-interaktionen. Det föreslås att mutationen av Val kommer att avbryta de hydrofoba miljöerna vid bindningsstället vilket leder till att TBP-interaktionen avaktiveras, vilket indikerar att strukturen hos CR3 är en nyckeldomän för TBP-interaktion.
Roll i viral livscykel
Det har visat sig att E1A C-terminalen (kodad av den andra exonen) är starkt inflytelserik i adenovirus replikativ cykel, vilket påverkar processer för replikation, lokalisering, tillväxt, genuttryck, proteinuttryck och särskilt induktion av S- fasen . Denna speciellt kodade C-Terminus-region är karakteristisk för alla E1A- isoformer med undantag för protein med 55 rester.
Genom att undersöka bindningsfaktorer har forskare bättre förstått effekterna av C-terminalen på viral livscykel: E1A direkt bindning av RubBL1 undertrycker genaktivering inducerad av interferoner , och Ku70 är en hämmare av DNA-svar på skada. Dessutom befanns mutationer observerade på E1A C-terminalen ha effekter på S-fasinduktion och deletioner till terminalen visade varierande effekter på tillväxten av virus. Men även om vi är medvetna om några av de sätt som C-terminalen fungerar för att påverka viral livscykel, är en heltäckande förståelse ännu inte helt klarlagd.
Effekter på värdcellen
Den naturliga värdcelltypen som adenovirus riktar sig till är 0 G -häktade vilande celler , och det har föreslagits att av denna anledning stimulerar adenovirusgener proliferation av dessa celler för att maximera viral replikation. Proteiner som kodas av E1A kan ha olika effekter på värdcellulära operationer såväl som dess värdorganism, beroende på många faktorer, framför allt om genen verkar ensam eller i samverkan med andra adenovirusgener, såsom E1B . På egen hand kan E1A påverka genfunktionen för att stimulera vilande celler att dela sig, undertrycka differentiering och inducera apoptos . När det samordnas med E1B eller andra onkogena gener, såsom aktiverat ras, kan E1A transformera gnagarceller onkogent.
Det har visat sig att inom 24 timmar efter uttryck på egen hand, binder E1A övergående till genkluster/promotorer som är involverade i patogen och immunsvar såväl som de som reglerar celltillväxt, utveckling, differentiering, delning och DNA-syntes i humana fibroblastceller , med effekten att undertrycka deras aktivering. Dessutom kan E1A omprogrammera celler på epigenetisk basis. Interaktion av E1A med p300/CBP histonacetyltransferaser orsakar en minskning av total cellulär acetylering av H3K18 med ungefär en faktor 3, vilket kan likna mekanismen för icke-virala former av onkogenes. Den kombinerade effekten av E1A- promotorbindning och epigenetiska förändringar verkar för att främja värdcellens inträde i S-fasen och undertrycka differentiering.
E1A-proteinprodukter stör värdimmuniteten genom ett antal distinkta interaktioner med medfödda cellulära signalvägar. Genom att blockera bildning av transkriptionskomplex genom att binda transkriptionsfaktorer , förhindra ubiquitination av vissa histoner och blockera peptidnedbrytning av immunoproteasomen, kan E1A minska antigenpresentationen på adenovirusinfekterade celler och störa cellens medfödda immunsvar.