APOBEC3G - APOBEC3G
APOBEC3G (apolipoproteína B enzima edição ARNm, o polipéptido semelhante a catalítica 3G) é um humano enzima codificada pelo APOBEC3G gene que pertence ao APOBEC superfamília de proteínas . Foi sugerido que esta família de proteínas desempenha um papel importante na imunidade antiviral inata . APOBEC3G pertence à família das citidina desaminases que catalisam a desaminação da citidina em uridina no substrato de DNA de fita simples. O domínio C-terminal de A3G torna a atividade catalítica, vários NMR e estruturas de cristal explicam a especificidade do substrato e a atividade catalítica
APOBEC3G exerce atividade imune antirretroviral inata contra retrovírus , mais notavelmente HIV , interferindo na replicação adequada. No entanto, lentivírus como o HIV desenvolveram a proteína do fator de infecciosidade viral (Vif) para neutralizar esse efeito. Vif interage com APOBEC3G e desencadeia a ubiquitinação e degradação de APOBEC3G através da via proteassomal. Por outro lado, os vírus espumosos produzem uma proteína acessória Bet ( P89873 ) que prejudica a solubilidade citoplasmática de APOBEC3G. As duas formas de inibição são distintas, mas podem se substituir in vivo .
Descoberta
Foi identificado pela primeira vez por Jarmuz et al. como membro da família de proteínas APOBEC3A a 3G no cromossomo 22 em 2002 e posteriormente também como fator celular capaz de restringir a replicação do HIV-1 sem a proteína viral acessória Vif . Em seguida, foi demonstrado que APOBEC3G pertencia a uma família de proteínas agrupadas devido à sua homologia com a citidina desaminase APOBEC1 .
Estrutura
APOBEC3G tem uma estrutura simétrica, resultando em 2 domínios catalíticos homólogos , os domínios N-terminal (CD1) e C-terminal (CD2), cada um dos quais contém um Zn2+
local de coordenação. Cada domínio também tem o motivo His / Cys-X-Glu-X23-28-Pro-Cys-X2-Cys típico para citidina desaminases. No entanto, ao contrário das citidina desaminases típicas, APOBEC3G contém uma hélice alfa única entre duas folhas beta no domínio catalítico que poderia ser um local de ligação de cofator . (Figura 1)
O CD2 é cataliticamente ativo e vital para a desaminação e a especificidade do motivo. CD1 é cataliticamente inativo, mas muito importante para a ligação ao DNA e RNA e é a chave para definir a processividade 5 '-> 3' da desaminação de APOBEC3G. CD2 não tem atividade desaminase sem a presença de CD1.
APOBEC3G nativo é composto de monômeros , dímeros , trímeros , tetrâmeros e oligômeros de ordem superior . Embora se acredite que APOBEC3G funcione como um dímero, é possível que ele realmente funcione como uma mistura de monômeros e oligômeros.
O resíduo de aminoácido D128 , que está dentro de CD1 (Figura 1), parece ser particularmente importante para as interações de APOBEC3G com Vif porque uma mutação de ponto D128K evita a depleção de APOBEC3G dependente de Vif. Além disso, os aminoácidos 128-130 em APOBEC3G formam um motivo carregado negativamente que é crítico para as interações com Vif e a formação de complexos APOBEC3G-Vif. Além disso, os resíduos 124-127 são importantes para a encapsidação de APOBEC3G em vírions de HIV-1 e a atividade antirretroviral resultante.
Mecanismo de ação
APOBEC3G tem sido amplamente estudado e vários mecanismos que afetam negativamente a replicação do HIV-1 foram identificados.
Desaminação e hipermutação de citidina
APOBEC3G e outras proteínas da mesma família são capazes de atuar como desaminases induzidas por ativação (citidina) (AID). APOBEC3G interfere com a transcrição reversa induzindo numerosas mutações de desoxicitidina em desoxiuridina na fita negativa do DNA do HIV expressa principalmente como DNA complementar (cDNA) de uma maneira processual 3 '-> 5'. Como APOBEC3G faz parte da superfamília APOBEC e atua como um AID, é provável que o mecanismo mediado por APOBEC3G para a desaminação de citidina seja semelhante ao de uma citidina desaminase de E. coli que é conhecido por ser altamente homólogo a APOBEC1 e AID em torno do nucleotídeo e região de ligação de zinco. A reação de desaminação prevista é conduzida por um ataque nucleofílico direto na posição 4 do anel de citidina pirimidina pela enzima coordenada por zinco. A água é necessária como fonte de um doador de grupos de prótons e hidroxila (Figura 2). A desaminação (e oxidação resultante) na posição 4 produz um grupo carbonila e resulta em uma mudança de citidina para uridina.
A atividade de desaminação resulta em hipermutações G → A em “pontos quentes” do DNA proviral. Essa hipermutação, em última análise, destrói a capacidade de codificação e replicação do vírus, resultando em muitos vírions inviáveis. APOBEC3G tem um efeito antiviral muito mais fraco quando seu sítio ativo sofreu mutação a ponto de a proteína não poder mais sofrer mutação no DNA retroviral. Pensou-se originalmente que a desaminação mediada por APOBEC3G também pode levar indiretamente à degradação do DNA viral por sistemas de reparo de DNA atraídos pelos resíduos mutados. No entanto, isso foi desconsiderado porque o APOBEC3G humano reduz os níveis de cDNA viral independentemente das enzimas de reparo de DNA UNG e SMUG1 .
Interferência com transcrição reversa
APOBEC3G interfere com a transcrição reversa do HIV-1 independente da desaminação do DNA. O tRNA 3Lys tipicamente se liga ao sítio de ligação do primer do HIV-1 para iniciar a transcrição reversa. APOBEC3G pode inibir a iniciação de tRNA3Lys, afetando negativamente a produção de ssDNA viral e a infectividade do vírus. Prevê-se que a transcrição reversa também seja afetada negativamente pela ligação de APOBEC3G ao RNA viral e causando alterações estéricas.
Interferência com integração de DNA viral
APOBEC3G foi associado à interferência da integração do DNA viral no genoma do hospedeiro de uma maneira dependente dos domínios catalíticos funcionais e da atividade da desaminase. Mbisa et al. observaram que APOBEC3G interfere com o processamento e remoção do tRNA do primer da fita negativa do DNA, levando assim a extremidades de DNA de repetição terminal longa 3 'viral aberrante (LTR). Essas extremidades do DNA viral são substratos ineficientes para integração e transferência de DNA de fita positiva. Como resultado, a formação de provírus HIV-1 é inibida.
Função biológica
O mRNA de APOBEC3G é expresso em certas células, conhecidas como células não permissivas, nas quais o HIV-1 não pode infectar e replicar adequadamente na ausência de Vif. Essas células incluem linfócitos T CD4 primários e macrófagos fisiologicamente relevantes . A encapsidação de APOBEC3G em vírions HIV-1 é muito importante para a disseminação de APOBEC3G e o exercício da atividade anti-retroviral. A encapsidação de APOBEC3G pode ocorrer por pelo menos os quatro mecanismos propostos a seguir (Figura 3): 1. Embalagem não específica de APOBEC3G 2. Interação de APOBEC3G com RNA do hospedeiro 3. Interação de APOBEC3G com RNA viral 4. Interação de APOBEC3G com HIV-1 Gag proteínas. Apenas os dois últimos mecanismos foram amplamente suportados.
A quantidade que é incorporada aos vírions depende do nível de expressão de APOBEC3G na célula que produz o vírion. Xu et al. conduziram estudos com células PBMC e descobriram que, na ausência de Vif, 7 ± 4 moléculas de APOBEC3G foram incorporadas aos vírions e resultaram em inibição potente da replicação do HIV-1.
Além de impedir a replicação de retrovírus exógenos, A3G também atua sobre retrovírus endógenos humanos , deixando assinaturas semelhantes de hipermutações neles.
Relevância da doença
APOBEC3G é expresso dentro das células não permissivas e é um fator inibitório chave da replicação e infectividade do HIV-1. No entanto, Vif neutraliza este fator anti-retroviral, permitindo a produção de vírions HIV-1 viáveis e infecciosos na presença de atividade APOBEC3G. Em particular, Vif evita a incorporação de APOBEC3G em vírions do HIV-1 e promove a destruição da enzima de uma maneira independente de todas as outras proteínas do HIV-1.
Embora APOBEC3G tenha sido tipicamente estudado como uma proteína vital exibindo efeitos antivirais potentes no HIV-1, estudos recentes elucidaram o potencial da mutação mediada por APOBEC3G para ajudar a facilitar a propagação do HIV-1. O número de desaminações nas regiões preferidas varia de um a muitos, possivelmente dependendo do tempo de exposição a APOBEC3G. Além disso, foi demonstrado que há uma resposta à dose entre a concentração intracelular de APOBEC3G e o grau de hipermutação viral. Foi demonstrado que alguns provírus do HIV-1 com mutação mediada por APOBEC3G prosperam porque carregam muito poucas mutações nos pontos de acesso de APOBEC3G ou porque ocorreu a recombinação entre um provírus letalmente restrito por APOBEC3G e um provírus viável. Essa mutagênese subletal contribui para uma maior diversidade genética entre a população do vírus HIV-1, demonstrando o potencial do APOBEC3G para aumentar a capacidade do HIV-1 de se adaptar e se propagar.
Referências
links externos
- Localização do genoma humano APOBEC3G e página de detalhes do gene APOBEC3G no navegador do genoma UCSC .
Leitura adicional
- Prochnow C, Bransteitter R, Klein MG, Goodman MF, Chen XS (janeiro de 2007). "A estrutura de cristal de APOBEC-2 e implicações funcionais para a desaminase AID". Nature . 445 (7126): 447–51. Bibcode : 2007Natur.445..447P . doi : 10.1038 / nature05492 . PMID 17187054 . S2CID 4394772 .
- Iwabu Y, Kinomoto M, Tatsumi M, Fujita H, Shimura M, Tanaka Y, et al. (Novembro de 2010). "Atividade anti-APOBEC3G diferencial das proteínas Vif do HIV-1 derivadas de diferentes subtipos" . The Journal of Biological Chemistry . 285 (46): 35350–8. doi : 10.1074 / jbc.M110.173286 . PMC 2975159 . PMID 20833716 .
