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群特異性抗原

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群特異性抗原(Gag)
標識
生物 HIV-1 M:B_HXB2R
符號 gag
UniProt P04591
其他數據

群特異性抗原(英語:Group-specific antigen,縮寫:Gag)是包含逆轉錄病毒目花椰菜病毒科除外)核心結構蛋白的多聚蛋白質。之所以這樣命名,是因為科學家曾經認為它具有抗原性。現在知道是它構成了內殼,而不是暴露在外面的外殼。它構成了病毒構象的所有結構單元,並為成熟的病毒粒子提供支持框架。

所有正逆轉錄病毒Gag蛋白都被蛋白酶加工成MA(基質)CA(衣殼)NC(核衣殼)部分,有時甚至更多。[1]如果Gag無法切割成其亞基,則病毒體無法成熟並保持無感染性。

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基因組結構中的Gag蛋白

編號系統

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HIV基因組是根據HIV-1 M組B亞型參考毒株HXB2進行編號的。[2]

轉錄和mRNA加工

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病毒進入靶細胞後,病毒基因組被整合到宿主細胞的染色質中。接著,RNA聚合酶II轉錄9181核苷酸全長病毒RNA。HIV Gag蛋白由HIV Gag基因編碼,HXB2核苷酸790-2292。[2]

MA(基質,Matrix protein)

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HIV p17基質蛋白(MA)是一種17kDa的蛋白質,由132個胺基酸組成,包含Gag多聚蛋白質的N末端。它負責通過其高鹼性區域(HBR)與磷脂醯肌醇二磷酸(PI(4,5)P2)產生相互作用,將Gag多聚蛋白質靶向細胞膜[3]HIV MA還與組裝病毒中的HIV跨膜糖蛋白Gp41接觸。的確,它可能在將包膜糖蛋白募集到病毒出芽位點方面發揮關鍵作用。[來源請求]

一旦Gag在核糖體上被翻譯,Gag多聚蛋白質就會被N-肉豆蔻醯轉移酶1在其N末端甘氨酸殘基上進行豆蔻醯化。這是細胞膜靶向的關鍵修改。在膜未結合形式中,MA肉豆蔻醯脂肪酸尾被隔離在MA蛋白核心的疏水口袋中。[3]

MA HBR對細胞膜PI(4,5)P2的識別激活了「肉豆蔻醯開關」,其中肉豆蔻醯基從MA疏水口袋中擠出並嵌入細胞膜中。[3]與肉豆蔻醯開關激活平行(或可能伴隨),PI(4,5)P2的花生四烯酸部分從細胞膜中提取並結合在MA表面的通道中(這與之前被MA肉豆蔻醯基團占據的通道不同)。[3]

然後,HIV Gag通過三種相互作用緊密結合到膜表面:

  1. 在MA HBR和PI(4,5)P2磷酸肌醇之間,
  2. 在MA擠出的肉豆蔻醯尾和細胞膜的疏水內部之間,
  3. 在PI(4,5)P2花生四烯酸部分和沿著MA表面的疏水通道之間。[來源請求]

CA(衣殼,Capsid)

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P24衣殼蛋白(CA)是一種24kDa的蛋白質,融合到未加工的HIV Gag多聚蛋白質中MA的C末端。病毒成熟後,CA會形成病毒衣殼。CA有兩個公認的結構域,即C端結構域(C-terminal domain)和N端結構域(N-terminal domain)。CA C端結構域和N端結構域在HIV出芽和衣殼結構中具有不同的作用。[來源請求]

當使用西方墨點法檢測HIV感染時,p24是測試的三種主要蛋白質之一,另外還有Gp120和Gp41。

雖然MA、IN、VPR和cPPT之前曾被認為是影響HIV靶向非分裂細胞能力的因素,但CA已被證明是非分裂細胞中逆轉錄病毒感染性的主要決定因素,這對於幫助避免基因治療中的慢病毒載體插入式突變[4]

SP1(間隔肽1,Spacer peptide 1)

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間隔肽1(SP1)是一種介於CA和NC之間的14胺基酸多肽。CA-SP1連接處的切割是病毒成熟的最後一步,它允許CA凝結成病毒衣殼。SP1在溶液中是非結構化的,但在極性較低的溶劑或高多肽濃度下,它變成α螺旋結構。[5]在科學研究中,CA(24kDa)的蛋白質印跡可以通過25kDa條帶(未切割的CA-SP1)的高相對存在來指示成熟缺陷。SP1在HIV粒子組裝中起著關鍵作用,[5]儘管其作用的確切性質和SP1結構動力學的生理相關性尚不清楚。

NC(核衣殼,Necleocapsid)

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HIV核衣殼蛋白(NC)是Gag多聚蛋白質中的7kDa鋅指蛋白,在病毒成熟後形成病毒核衣殼。NC將全長病毒基因組RNA募集到新生病毒顆粒中。[來源請求]

SP2(間隔肽2,Spacer peptide 2)

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間隔肽2(SP2)是一種功能未知的16胺基酸多肽,可分隔Gag蛋白NC和p6。

P6

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HIV P6是位於Gag多聚蛋白質C端的6kDa多肽。[6]它募集細胞蛋白腫瘤易感基因101運輸所需的內體分選複合物-1的一個組成部分)和ALIX蛋白以啟動病毒顆粒從細胞膜出芽。P6在成熟病毒中沒有已知功能。[來源請求]

在內源性逆轉錄病毒中

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人內源性逆轉錄病毒K人內源性逆轉錄病毒W拷貝里都攜帶廣泛表達的Gag基因,這些基因通常都是受損的。推測它們與多發性硬化症和其他神經系統疾病有關的歷史由來已久。[7]

在其他病毒中

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泡沫病毒Gag蛋白
鑑定
標誌Gag_spuma
PfamPF03276舊版
InterPro英語InterProIPR004957

泡沫逆轉錄病毒亞科(例如UniProt P14349)和轉座病毒科(例如UniProt Q86TG7)的Gag基因只有一個可識別的核殼部分。 它還缺少豆蔻醯化序列。[8]

泡沫逆轉錄病毒Gag與正逆轉錄病毒Gag相關,經結構研究表明,N端結構域的一部分與典型的衣殼蛋白具有功能和結構同源性。[9]泡沫逆轉錄病毒Gag不像正逆轉錄病毒Gag那樣處理, 只需要在C端進行微小的3kDa切割,其他切割位點通常效率低下。[10]

轉座病毒Gag也是已知具有結構上同源的衣殼蛋白。每個衣殼由540種蛋白質組裝而成。與正逆轉錄病毒CA蛋白不同,它不需要顯著成熟。[11]動物活性調節的細胞骨架相關蛋白(ARC)基因是從轉座病毒屬Gag中重新利用的。[12]該基因負責在神經細胞之間轉運mRNA,這是神經可塑性的關鍵部分。它獨立出現在四足動物果蠅中。[13]

花椰菜病毒科成員很少對其包含衣殼的ORF進行Gag分配,但CP-PRO-POL布局確實顯示了與規範的Gag-Pol設置的類比。這些部分是否粘在一起形成多聚蛋白質取決於花椰菜病毒科的屬。[來源請求]

參見

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參考文獻

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  1. ^ Coffin JM, Hughes SH, Varmus HE. Genetic Organization. Retroviruses. Cold Spring Harbor Laboratory Press. 1997 [2022-12-12]. (原始內容存檔於2021-03-08) (英語). 
  2. ^ 2.0 2.1 Landmarks of the HIV genome. Los Alamos National Laboratory. [2013-11-04]. (原始內容存檔於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可免費查閱. PMID 23118338. doi:10.1073/pnas.1215940109可免費查閱. 
  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可免費查閱. 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可免費查閱. 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可免費查閱. 
  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可免費查閱. PMID 20696240. doi:10.1016/j.bbadis.2010.07.016. (原始內容存檔 (PDF)於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可免費查閱. PMID 25502325. doi:10.3390/v6124914可免費查閱. 
  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可免費查閱. PMID 27829070. doi:10.1371/journal.ppat.1005981可免費查閱. 
  10. ^ Müllers E. The foamy virus Gag proteins: what makes them different?. Viruses. March 2013, 5 (4): 1023–41. PMC 3705263可免費查閱. PMID 23531622. doi:10.3390/v5041023可免費查閱. 
  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可免費查閱. PMID 31036670. doi:10.1073/pnas.1900931116可免費查閱. 
  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可免費查閱. PMID 31911950. doi:10.1126/sciadv.aay6354可免費查閱. 
  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可免費查閱. 

外部連結

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