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群特异性抗原

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群特异性抗原（Gag）
标识
生物 HIV-1 M:B_HXB2R
符号 gag
UniProt P04591
其他数据

群特异性抗原（英语：Group-specific antigen，缩写：Gag）是包含逆转录病毒目（花椰菜病毒科除外）核心结构蛋白的多聚蛋白质。之所以这样命名，是因为科学家曾经认为它具有抗原性。现在知道是它构成了内壳，而不是暴露在外面的外壳。它构成了病毒构象的所有结构单元，并为成熟的病毒粒子提供支持框架。

所有正逆转录病毒Gag蛋白都被蛋白酶加工成MA（基质）、CA（衣壳）、NC（核衣壳）部分，有时甚至更多。[1]如果Gag无法切割成其亚基，则病毒体无法成熟并保持无感染性。

它包含部分Gag-onc融合蛋白。

在HIV里的Gag

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HIV-1 Gag蛋白homo18-mer
HIV-1的RNA基因组结构中的Gag蛋白

编号系统

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HIV基因组是根据HIV-1 M组B亚型参考毒株HXB2进行编号的。[2]

转录和mRNA加工

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病毒进入靶细胞后，病毒基因组被整合到宿主细胞的染色质中。接着，RNA聚合酶II转录9181核苷酸全长病毒RNA。HIV Gag蛋白由HIV Gag基因编码，HXB2核苷酸790-2292。[2]

MA（基质，Matrix protein）

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HIV p17基质蛋白（MA）是一种17kDa的蛋白质，由132个氨基酸组成，包含Gag多聚蛋白质的N末端。它负责通过其高碱性区域（HBR）与磷脂酰肌醇二磷酸（PI(4,5)P2）产生相互作用，将Gag多聚蛋白质靶向细胞膜。[3]HIV MA还与组装病毒中的HIV跨膜糖蛋白Gp41接触。的确，它可能在将包膜糖蛋白募集到病毒出芽位点方面发挥关键作用。[来源请求]

一旦Gag在核糖体上被翻译，Gag多聚蛋白质就会被N-肉豆蔻酰转移酶1在其N末端甘氨酸残基上进行豆蔻酰化。这是细胞膜靶向的关键修改。在膜未结合形式中，MA肉豆蔻酰脂肪酸尾被隔离在MA蛋白核心的疏水口袋中。[3]

MA HBR对细胞膜PI(4,5)P2的识别激活了“肉豆蔻酰开关”，其中肉豆蔻酰基从MA疏水口袋中挤出并嵌入细胞膜中。[3]与肉豆蔻酰开关激活平行（或可能伴随），PI(4,5)P2的花生四烯酸部分从细胞膜中提取并结合在MA表面的通道中（这与之前被MA肉豆蔻酰基团占据的通道不同）。[3]

然后，HIV Gag通过三种相互作用紧密结合到膜表面：

  1. 在MA HBR和PI(4,5)P2磷酸肌醇之间，
  2. 在MA挤出的肉豆蔻酰尾和细胞膜的疏水内部之间，
  3. 在PI(4,5)P2花生四烯酸部分和沿着MA表面的疏水通道之间。[来源请求]

CA（衣壳，Capsid）

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P24衣壳蛋白（CA）是一种24kDa的蛋白质，融合到未加工的HIV Gag多聚蛋白质中MA的C末端。病毒成熟后，CA会形成病毒衣壳。CA有两个公认的结构域，即C端结构域（C-terminal domain）和N端结构域（N-terminal domain）。CA C端结构域和N端结构域在HIV出芽和衣壳结构中具有不同的作用。[来源请求]

当使用西方墨点法检测HIV感染时，p24是测试的三种主要蛋白质之一，另外还有Gp120和Gp41。

虽然MA、IN、VPR和cPPT之前曾被认为是影响HIV靶向非分裂细胞能力的因素，但CA已被证明是非分裂细胞中逆转录病毒感染性的主要决定因素，这对于帮助避免基因治疗中的慢病毒载体的插入式突变。[4]

SP1（间隔肽1，Spacer peptide 1）

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间隔肽1（SP1）是一种介于CA和NC之间的14氨基酸多肽。CA-SP1连接处的切割是病毒成熟的最后一步，它允许CA凝结成病毒衣壳。SP1在溶液中是非结构化的，但在极性较低的溶剂或高多肽浓度下，它变成α螺旋结构。[5]在科学研究中，CA（24kDa）的蛋白质印迹可以通过25kDa条带（未切割的CA-SP1）的高相对存在来指示成熟缺陷。SP1在HIV粒子组装中起着关键作用，[5]尽管其作用的确切性质和SP1结构动力学的生理相关性尚不清楚。

NC（核衣壳，Necleocapsid）

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HIV核衣壳蛋白（NC）是Gag多聚蛋白质中的7kDa锌指蛋白，在病毒成熟后形成病毒核衣壳。NC将全长病毒基因组RNA募集到新生病毒颗粒中。[来源请求]

SP2（间隔肽2，Spacer peptide 2）

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间隔肽2（SP2）是一种功能未知的16氨基酸多肽，可分隔Gag蛋白NC和p6。

P6

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HIV P6是位于Gag多聚蛋白质C端的6kDa多肽。[6]它募集细胞蛋白肿瘤易感基因101（运输所需的内体分选复合物-1的一个组成部分）和ALIX蛋白以启动病毒颗粒从细胞膜出芽。P6在成熟病毒中没有已知功能。[来源请求]

在内源性逆转录病毒中

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人内源性逆转录病毒K和人内源性逆转录病毒W拷贝里都携带广泛表达的Gag基因，这些基因通常都是受损的。推测它们与多发性硬化症和其他神经系统疾病有关的历史由来已久。[7]

在其他病毒中

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泡沫病毒Gag蛋白
鉴定
标志Gag_spuma
PfamPF03276（旧版）
InterPro（英语：InterPro）IPR004957

泡沫逆转录病毒亚科（例如UniProt P14349）和转座病毒科（例如UniProt Q86TG7）的Gag基因只有一个可识别的核壳部分。 它还缺少豆蔻酰化序列。[8]

泡沫逆转录病毒Gag与正逆转录病毒Gag相关，经结构研究表明，N端结构域的一部分与典型的衣壳蛋白具有功能和结构同源性。[9]泡沫逆转录病毒Gag不像正逆转录病毒Gag那样处理， 只需要在C端进行微小的3kDa切割，其他切割位点通常效率低下。[10]

转座病毒Gag也是已知具有结构上同源的衣壳蛋白。每个衣壳由540种蛋白质组装而成。与正逆转录病毒CA蛋白不同，它不需要显着成熟。[11]动物活性调节的细胞骨架相关蛋白（ARC）基因是从转座病毒属Gag中重新利用的。[12]该基因负责在神经细胞之间转运mRNA，这是神经可塑性的关键部分。它独立出现在四足动物和果蝇中。[13]

花椰菜病毒科成员很少对其包含衣壳的ORF进行Gag分配，但CP-PRO-POL布局确实显示了与规范的Gag-Pol设置的类比。这些部分是否粘在一起形成多聚蛋白质取决于花椰菜病毒科的属。[来源请求]

参见

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参考文献

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  1. ^ Coffin JM, Hughes SH, Varmus HE. Genetic Organization. Retroviruses. Cold Spring Harbor Laboratory Press. 1997 [2022-12-12]. （原始内容存档于2021-03-08） （英语）. 
  2. ^ 2.0 2.1 Landmarks of the HIV genome. Los Alamos National Laboratory. [2013-11-04]. （原始内容存档于2023-05-12）. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 Lalonde MS, Sundquist WI. How HIV finds the door. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. November 2012, 109 (46): 18631–2. Bibcode:2012PNAS..10918631L. PMC 3503163 可免费查阅. PMID 23118338. doi:10.1073/pnas.1215940109 可免费查阅. 
  4. ^ Yamashita M, Emerman M. Capsid Is a Dominant Determinant of Retrovirus Infectivity in Nondividing Cells. Journal of Virology. June 2004, 78 (11): 5670–5678. PMC 415837 可免费查阅. PMID 15140964. doi:10.1128/JVI.78.11.5670-5678.2004. 
  5. ^ 5.0 5.1 Datta SA, Temeselew LG, Crist RM, Soheilian F, Kamata A, Mirro J, et al. On the role of the SP1 domain in HIV-1 particle assembly: a molecular switch?. Journal of Virology. May 2011, 85 (9): 4111–21. PMC 3126284 可免费查阅. PMID 21325421. doi:10.1128/JVI.00006-11. 
  6. ^ Solbak SM, Reksten TR, Hahn F, Wray V, Henklein P, Henklein P, et al. HIV-1 p6 - a structured to flexible multifunctional membrane-interacting protein. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes (Elsevier BV). February 2013, 1828 (2): 816–23. PMID 23174350. doi:10.1016/j.bbamem.2012.11.010 可免费查阅. 
  7. ^ Antony JM, Deslauriers AM, Bhat RK, Ellestad KK, Power C. Human endogenous retroviruses and multiple sclerosis: innocent bystanders or disease determinants? (PDF). Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease. February 2011, 1812 (2): 162–76 [2022-12-14]. PMC 7172332 可免费查阅. PMID 20696240. doi:10.1016/j.bbadis.2010.07.016. （原始内容存档 (PDF)于2022-12-14）. 
  8. ^ Touret F, Guiguen F, Greenland T, Terzian C. In between: gypsy in Drosophila melanogaster reveals new insights into endogenous retrovirus evolution. Viruses. December 2014, 6 (12): 4914–25. PMC 4276936 可免费查阅. PMID 25502325. doi:10.3390/v6124914 可免费查阅. 
  9. ^ Ball NJ, Nicastro G, Dutta M, Pollard DJ, Goldstone DC, Sanz-Ramos M, et al. Structure of a Spumaretrovirus Gag Central Domain Reveals an Ancient Retroviral Capsid. PLOS Pathogens. November 2016, 12 (11): e1005981. PMC 5102385 可免费查阅. PMID 27829070. doi:10.1371/journal.ppat.1005981 可免费查阅. 
  10. ^ Müllers E. The foamy virus Gag proteins: what makes them different?. Viruses. March 2013, 5 (4): 1023–41. PMC 3705263 可免费查阅. PMID 23531622. doi:10.3390/v5041023 可免费查阅. 
  11. ^ Dodonova SO, Prinz S, Bilanchone V, Sandmeyer S, Briggs JA. Structure of the Ty3/Gypsy retrotransposon capsid and the evolution of retroviruses. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. May 2019, 116 (20): 10048–10057. PMC 6525542 可免费查阅. PMID 31036670. doi:10.1073/pnas.1900931116 可免费查阅. 
  12. ^ Cottee MA, Letham SC, Young GR, Stoye JP, Taylor IA. Drosophila melanogaster ARC1 reveals a repurposed molecule with characteristics of retroviral Gag. Science Advances. January 2020, 6 (1): eaay6354. PMC 6938703 可免费查阅. PMID 31911950. doi:10.1126/sciadv.aay6354 可免费查阅. 
  13. ^ Parrish NF, Tomonaga K. A Viral (Arc)hive for Metazoan Memory. Cell. January 2018, 172 (1–2): 8–10. PMID 29328922. doi:10.1016/j.cell.2017.12.029 可免费查阅. 

外部链接

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