La región temprana 1A del adenovirus ( E1A ) es un gen que se expresa durante la replicación del adenovirus para producir una variedad de proteínas E1A. [1] Se expresa durante la fase temprana de la vida viral.
E1A codifica dos proteínas principales en Ad5, traducidas después del empalme alternativo de la transcripción de ADN viral, que pueden causar una variedad de efectos diferentes en células de mamíferos. [2] Las proteínas codificadas por E1A tienden a localizarse en el núcleo y afectan la regulación genética por parte de la célula huésped. [1] Después de la infección viral, estimulan la expresión de otros genes virales y pueden mejorar o reprimir la expresión de genes celulares dependiendo del contexto celular y la coordinación con otros genes virales. [3]
La adición de ADN de E1A a las células puede causar efectos biológicos adversos, [4] como el aumento de la expresión de p53 , [5] la estimulación de la síntesis de ADN y la progresión del ciclo celular en células quiescentes, [2] y la inhibición de la diferenciación . [6] Se ha considerado un oncogén . [7] También puede comportarse como un gen supresor de tumores . [8] [3]
La información genética del adenovirus está codificada por una molécula de ADN lineal de doble cadena. Durante la replicación viral , la región temprana 1A del adenovirus (E1A) es un gen que se expresa. La mayoría de los trabajos sobre la transcripción del adenovirus se han centrado en el adenovirus humano, específicamente en Ad2 y Ad5. Se ha establecido la secuencia de nucleótidos completa de E1A , y la organización general de esta región parece ser muy similar a la de los diversos serotipos . [9]
Casi una hora después de la infección viral, el virus sufre una transcripción para formar un gen primario E1A que sufre un empalme alternativo , un proceso regulado en el que múltiples isoformas de proteínas son codificadas por un gen primario a través de exones , partes de exones o intrones que se unen o se saltan de forma diferencial. El E1A se empalma de forma diferencial en cinco transcripciones con coeficientes de sedimentación de 13S, 12S, 11S, 10S y 9S, [10] todos los cuales se sabe que codifican diferentes proteínas con números variables de residuos de aminoácidos de 289R, 243R, 217R, 171R, 55R, respectivamente, cada uno realizando diferentes funciones. [1] Las proteínas 289R y 243R son los principales productos codificados por el E1A de Ad5. Estas dos proteínas comparten casi las mismas secuencias internas, como se muestra en la figura, a excepción de los 46 aminoácidos internos exclusivos de la proteína 289, que son resultado del empalme diferencial. Estas proteínas son funcionalmente importantes para el crecimiento de los adenovirus. [11]
El gen de la región temprana 1A del adenovirus se traduce para producir proteínas E1A mediante el uso de la maquinaria molecular de la célula huésped. Las proteínas tempranas se producen después de que el virus ingresa a la célula huésped, pero antes de la replicación . Esto contrasta con las proteínas tardías que se producen a partir de genes de fase tardía. Las proteínas tempranas generalmente codifican proteínas no estructurales que son necesarias para la replicación, mientras que las proteínas estructurales tardías generalmente funcionan para iniciar la expresión génica . El gen E1A se refiere al gen que codifica las proteínas E1A específicamente involucradas en la replicación del adenovirus. [ cita requerida ]
En el adenovirus, los productos finales de la traducción , o proteínas E1A, son ricos en prolina y se ha descubierto que se localizan en el núcleo . Estos productos proteicos desempeñan un papel en la regulación del propio gen y en las actividades de crecimiento del virus. [1]
Las transcripciones de ARNm, 13S, 12S, 11S, 10S y 9S, codifican cada una de ellas los siguientes residuos proteicos respectivos : residuo 289 (R), 243R, 217R, 171R y 55R. Estos productos participan en la regulación de los genes virales, así como de los genes de la célula infectada. [1]
La regulación de los genes virales por parte de las proteínas de los adenovirus se ha estudiado en el adenovirus tipo 5, o Ad5. Ad5 se refiere a un grupo específico de adenovirus humanos. En las células infectadas con Ad5, se planteó la hipótesis de que la traducción de E1A implicaba la proteína L4 de 100 kDa de Ad5 . Se concluyó que esta proteína está implicada en el inicio de la traducción de las proteínas de fase tardía posteriores. [12]
En lo que respecta a la traducción celular de la célula huésped, se ha concluido que el adenovirus inhibe selectivamente la traducción celular a través del desplazamiento de la proteína quinasa serina/treonina 1 (Mnk1) que interactúa con la quinasa MAP, un factor de iniciación de la traducción eucariota . Es probable que el adenovirus desplace a Mnk1 de eIF4G e inhiba la fosforilación de eIF4E, ambos componentes importantes del complejo de iniciación de la traducción eIF4a en las células. Si bien es probable que el adenovirus bloquee la traducción celular de esta manera, no afecta la traducción de sus propios ARNm virales. [13]
La proteína 289R de la región temprana 1A (E1A) del adenovirus está compuesta por 289 aminoácidos, con cuatro regiones conservadas: CR1 (42-80), CR2 (115-137), CR3 (145-191), [14] CR4 (240-289). En 243R, el CR3 está ausente. Estos dominios conservados son responsables de la interacción proteína-proteína y de la regulación del ciclo celular y de las respuestas celulares. En general, la estructura intrínseca de E1A está altamente desordenada, lo que significa que carece de una estructura tridimensional única. [15]
Sin embargo, la estructura de E1A puede fijarse en la unión del ligando. La estructura de la proteína de unión al elemento de respuesta al AMP cíclico (CBP) y el complejo E1A se determinó por RMN . Revela que CR1 y CR2 son responsables de la interacción de CBP para regular la transformación celular. El dominio CR1 está formado por las bobinas aleatorias sin estructura avanzada en estado libre. Sin embargo, cuando se une al dominio de dedo de zinc-2 de CBP, se pliega en una estructura helicoidal. [16]
El CR3 es un dominio distinto en 289R, ya que es el único dominio con una estructura avanzada. La estructura fija permite que este dominio reconozca la proteína de unión a TATA (TBP) y active la transcripción de ciertos genes. El residuo Val147 dentro de CR3 es un residuo crítico para la interacción con TBP. Se propone que la mutación de Val interrumpirá los entornos hidrofóbicos en el sitio de unión, lo que provocará una desactivación de la interacción con TBP, lo que indica que la estructura de CR3 es un dominio clave para la interacción con TBP. [2]
Se ha descubierto que el extremo C-terminal de E1A (codificado por el segundo exón) tiene una gran influencia en el ciclo replicativo del adenovirus, afectando los procesos de replicación, localización, crecimiento, expresión génica, expresión proteica y, en particular, la inducción de la fase S. Esta región C-terminal particularmente codificada es característica de todas las isoformas de E1A , con excepción de la proteína de 55 residuos. [17]
Al examinar los factores de unión, los científicos han comprendido mejor los impactos del extremo C en el ciclo de vida viral: la unión directa de E1A de RubBL1 reprime la activación génica inducida por interferones y Ku70 es un inhibidor de la respuesta del ADN al daño. [18] [19] Además, se encontró que las mutaciones observadas en el extremo C de E1A tenían impactos en la inducción de la fase S y las deleciones en el extremo mostraron impactos variables en el crecimiento del virus. Sin embargo, si bien conocemos algunas de las formas en que el extremo C funciona para impactar el ciclo de vida viral, aún no se comprende por completo. [17]
El tipo de célula huésped natural al que se dirigen los adenovirus son las células quiescentes detenidas en G0 , y se ha propuesto que por esta razón los genes de adenovirus estimulan la proliferación de estas células para maximizar la replicación viral. Las proteínas codificadas por E1A pueden tener diversos efectos en las operaciones celulares del huésped, así como en su organismo huésped, dependiendo de muchos factores, sobre todo de si el gen actúa solo o en cooperación con otros genes de adenovirus, como E1B. Por sí solo, E1A puede afectar la función genética para estimular la división de las células quiescentes, reprimir la diferenciación e inducir la apoptosis . Cuando se coordina con E1B u otros genes oncogénicos como ras activado, E1A puede transformar oncogénicamente las células de roedores. [20]
Se ha descubierto que, en las 24 horas siguientes a su expresión, la E1A se une transitoriamente a los grupos de genes/promotores implicados en la respuesta patógena e inmunitaria, así como a los que regulan el crecimiento, el desarrollo, la diferenciación, la división y la síntesis de ADN de las células de fibroblastos humanos , con el efecto de reprimir su activación. Además, la E1A es capaz de reprogramar las células sobre una base epigenética. La interacción de la E1A con las acetiltransferasas de histonas p300/CBP provoca una reducción de la acetilación celular total de H3K18 en un factor de aproximadamente 3, lo que puede ser similar en mecanismo a las formas no virales de oncogénesis. El efecto combinado de la unión del promotor de la E1A y los cambios epigenéticos actúan para promover la entrada de la célula huésped en la fase S y reprimir la diferenciación. [21]
Los productos proteicos de E1A interfieren con la inmunidad del huésped a través de una serie de interacciones distintas con las vías de señalización celular innata. Al bloquear la formación de complejos de transcripción mediante la unión de factores de transcripción , evitar la ubiquitinación de ciertas histonas y bloquear la degradación de péptidos por el inmunoproteasoma, E1A puede reducir la presentación de antígenos en células infectadas por adenovirus y alterar la respuesta inmunitaria innata de la célula. [22]