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Env (gen)

Env es un gen viral que codifica la proteína que forma la envoltura viral . [1] La expresión del gen env permite a los retrovirus dirigirse y adherirse a tipos de células específicos, e infiltrarse en la membrana celular objetivo . [2]

El análisis de la estructura y secuencia de varios genes env diferentes sugiere que las proteínas Env son máquinas de fusión de tipo 1. [3] Las máquinas de fusión de tipo 1 se unen inicialmente a un receptor en la superficie de la célula diana, lo que desencadena un cambio conformacional , lo que permite la unión de la proteína de fusión . El péptido de fusión se inserta en la membrana de la célula huésped y acerca la membrana de la célula huésped muy cerca de la membrana viral para facilitar la fusión de la membrana. [4]

Si bien existen diferencias significativas en la secuencia del gen env entre los retrovirus , el gen siempre se ubica aguas abajo de gag , pro y pol . El ARNm env debe ser empalmado para su expresión.

El producto maduro del gen env es la proteína de la espícula viral, que tiene dos partes principales: la proteína de superficie (SU) y la proteína transmembrana (TM). El tropismo del virus está determinado por el dominio proteico SU, ya que es responsable de la función de unión al receptor del virus. Por lo tanto, el dominio SU determina la especificidad del virus para una sola molécula receptora. [2]

Estructura física

Oligomerización

Las glicoproteínas retrovirales son complejos oligoméricos que se componen de heterodímeros SU-TM , que se fabrican en el retículo endoplasmático después de la traducción del precursor glicosilado Env. [5] La disposición de estos heterodímeros determina la estructura 3D de la espiga nudosa en la superficie viral. Las proteínas Env del virus del sarcoma y la leucosis aviar ( ASLV ) y el virus de la leucemia murina ( MLV ) son ambos trímeros de heterodímeros SU-TM. [6] La proteína Env del virus de la inmunodeficiencia humana ( VIH ) también tiene una estructura trimérica de heterodímeros. [7] Se cree que el transporte intracelular de la proteína naciente depende, en cierta medida, de la oligomerización de los precursores de Env, lo que permite que las secuencias hidrofóbicas queden enterradas dentro de la estructura de la proteína. Esta oligomerización también se ha implicado en la iniciación de la fusión con la membrana de la célula diana. [8]

Modificación postraduccional

La enzima Env se puede modificar mediante la adición de oligosacáridos ricos en manosa, un proceso que tiene lugar en el retículo endoplasmático rugoso y que llevan a cabo las enzimas de la célula huésped. La glicosilación cotraduccional tiene lugar en la asparagina en los motivos Asn-X-Ser o Asn-X-Thr. Los diferentes retrovirus varían ampliamente en los sitios de glicosilación ligados a N: el VIH-1 puede tener hasta 30 sitios glicosilados, 25 de los cuales residen en gp120 . En el otro extremo del espectro, el MMTV ( virus del tumor mamario del ratón) tiene solo 4 sitios para la adición de oligosacáridos (dos en gp52 y dos en gp37). Se cree que la adición de oligosacáridos desempeña un papel en el plegamiento adecuado de Env, presumiblemente al estabilizar la estructura de la proteína. Sin un plegamiento adecuado, el transporte y la función de la proteína pueden verse gravemente comprometidos. [2] La importancia de la glicosilación de Env en el VIH-1 se determinó sintetizando la glicoproteína en presencia de un inhibidor de la glicosilación, la tunicamicina . La proteína sintetizada se plegó incorrectamente y fue incapaz de unirse a CD4 . Sin embargo, la unión al receptor solo se vio mínimamente afectada cuando el producto env secretado se desglicosiló enzimáticamente. [9]

En el VIH

Diagrama del virión del VIH

El gen env codifica la proteína gp160, que forma un homotrímero y se escinde en gp120 y gp41 por la proteasa de la célula huésped , furina . Para formar una proteína de fusión activa, los polipéptidos SU gp120 y TM gp41 permanecen unidos de forma no covalente, pero esta interacción a menudo no es estable, lo que conduce a la liberación de gp120 soluble y de gp41 unida a la membrana. Por separado, la escisión por furina es ineficiente y los viriones a menudo se liberan con gp160 inactiva y sin escindir. Debido a la alta prevalencia de estas formas inactivas, el sistema inmunitario a menudo produce anticuerpos que se dirigen a gp160 inactiva, en lugar de a formas activas de la proteína de la envoltura. Véase Ciclo de replicación del VIH .

La expresión de Env está regulada por el producto génico de rev . La eliminación experimental de rev resultó en la incapacidad de detectar la proteína Env y los niveles de ARNm de env en el citoplasma celular disminuyeron significativamente. Sin embargo, cuando se analizó el ARN celular total, los totales de ARN de env no fueron significativamente diferentes en presencia y ausencia de coexpresión de rev . Se encontró que sin la expresión de rev , hubo un marcado aumento en el ARN env nuclear , lo que sugiere que rev juega un papel importante en la exportación nuclear de ARNm de env . [10] El papel de rev se dilucidó aún más cuando se encontró que rev actúa en trans para dirigirse a una secuencia específica presente en el gen env del VIH-1 para iniciar la exportación de ARN del VIH-1 empalmado de forma incompleta desde el núcleo. [11]

gp120

Expuesta en la superficie de la envoltura viral, la glicoproteína gp120 se une al receptor CD4 en cualquier célula diana que tenga dicho receptor, particularmente la célula T colaboradora . Se han aislado cepas del VIH-1 que pueden entrar en células huésped que son CD4 negativas. Esta independencia de CD4 está asociada con una mutación espontánea en el gen env . La presencia de un correceptor , CXCR 4 , es suficiente para que esta cepa mutante infecte células humanas. Se encontró que la cepa con este fenotipo tenía siete mutaciones en la secuencia que codifica para gp120 y se propone que estas mutaciones inducen cambios conformacionales en gp120 que permiten que el virus interactúe directamente con el correceptor. [12]

Dado que la unión al receptor CD4 es el paso más obvio en la infección por VIH, la gp120 fue uno de los primeros objetivos de la investigación de la vacuna contra el VIH . Estos esfuerzos se han visto obstaculizados por el mecanismo de fusión utilizado por el VIH, que hace que la neutralización por anticuerpos sea extremadamente difícil. Antes de unirse a la célula huésped, la gp120 permanece oculta de manera efectiva a los anticuerpos porque está enterrada en la proteína y protegida por azúcares. La gp120 solo queda expuesta cuando está muy cerca de una célula huésped y el espacio entre las membranas del virus y la célula huésped es lo suficientemente pequeño como para dificultar estéricamente la unión de los anticuerpos. [13]

gp41

La glicoproteína gp41 está unida de forma no covalente a la gp120 y constituye el segundo paso por el que el VIH entra en la célula. En un principio, está enterrada dentro de la envoltura viral, pero cuando la gp120 se une a un receptor CD4, cambia su conformación y la gp41 queda expuesta, donde puede ayudar a la fusión con la célula huésped.

Los fármacos inhibidores de la fusión, como la enfuvirtida, bloquean el proceso de fusión al unirse a gp41. [14]

Entorno en MMTV

El gen env del virus del tumor mamario del ratón ( MMTV ) codifica una poliproteína gp70 ( P10259 ) que se escinde para producir los productos Env de superficie (SU) y transmembrana (TM). Gp52 es la subunidad SU en MMTV y gp36 es la subunidad TM. Gp52 es una glicoproteína de 52.000 daltons y gp36 es una glicoproteína de 36.000 daltons. [15] [16]

El MMTV Env es de particular interés para los investigadores debido al descubrimiento de que codifica un motivo de activación basado en tirosina del inmunorreceptor (ITAM ) que, según se ha demostrado, transforma las células mamarias humanas y murinas en cultivo. Este ITAM despolariza las estructuras acinares epiteliales , modificando así el fenotipo de las células y haciendo que se vuelvan cancerosas. [16]

Entorno en ASLV

Subgrupo A

Los virus del sarcoma y la leucosis aviar ( ASLV ) tienen diez subgrupos (del A al J). La glicoproteína de la envoltura del subgrupo A se llama EnvA y su gen env codifica la proteína precursora conocida como Pr95. Este precursor es escindido por las enzimas de la célula huésped para producir la subunidad de la proteína de superficie, gp85, y la subunidad de la proteína transmembrana, gp37, que se heterodimerizan y luego forman un trímero. El virus no puede infectar células antes de que se complete el procesamiento de la proteína precursora de la envoltura. [17] Para que el virus penetre en el citosol de una célula huésped, es necesario un pH bajo . [18]

Env en MLV

El gen env del virus de la leucemia murina (MLV) codifica la glicoproteína de 71.000 daltons, gp71. Este receptor de membrana fue aislado del virus de la leucemia murina de Rauscher (R-MuLV). [19]

Env en la evolución de los mamíferos

La proteína retroviral env ha sido capturada varias veces durante la evolución de los mamíferos y se expresa en el tejido placentario, donde facilita la fusión de células fetales y maternas. La proteína se llama sincitina en los mamíferos. [20] [21]

Véase también


Referencias

  1. ^ Gene+Products,+env en los Encabezados de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
  2. ^ abc Coffin JM, Hughes SH, Vamus HE (1997). Retrovirus . Plainview, Nueva York: Cold Spring Harbor Laboratory Press. ISBN 978-0-87969-497-5.
  3. ^ Caffrey M, Cai M, Kaufman J, Stahl SJ, Wingfield PT, Covell DG, Gronenborn AM, Clore GM (agosto de 1998). "Estructura de la solución tridimensional del ectodominio de 44 kDa de gp41 de SIV". EMBO J . 17 (16): 4572–84. doi :10.1093/emboj/17.16.4572. PMC 1170787 . PMID  9707417. 
  4. ^ Colman PM, Lawrence MC (abril de 2003). "La biología estructural de la fusión de membranas virales de tipo I". Nat. Rev. Mol. Cell Biol . 4 (4): 309–19. doi :10.1038/nrm1076. PMID  12671653. S2CID  31703688.
  5. ^ Einfeld D, Hunter E (noviembre de 1988). "Estructura oligomérica de una glucoproteína retrovírica prototipo". Proc. Natl. Sci. USA . 85 (22): 8688–92. Bibcode :1988PNAS...85.8688E. doi : 10.1073/pnas.85.22.8688 . PMC 282525 . PMID  2847170. 
  6. ^ Kamps CA, Lin YC, Wong PK (octubre de 1991). "Oligomerización y transporte de la proteína de envoltura del virus de la leucemia murina de Moloney-TB y de ts1, un mutante neurovirulento sensible a la temperatura de MoMuLV-TB". Virología . 184 (2): 687–94. doi :10.1016/0042-6822(91)90438-H. PMID  1887590.
  7. ^ Tran EE, Borgnia MJ, Kuybeda O, Schauder DM, Bartesaghi A, Frank GA, Sapiro G, Milne JL, Subramaniam S (2012). "Mecanismo estructural de activación de la glicoproteína de la envoltura trimérica del VIH-1". PLOS Patog . 8 (7): e1002797. doi : 10.1371/journal.ppat.1002797 . PMC 3395603 . PMID  22807678. 
  8. ^ Earl PL, Doms RW, Moss B (septiembre de 1992). "Multimeric CD4 binding exhibited by human and simian immunodeficiency virus wrap protein dimers" (Unión multimérica de CD4 exhibida por dímeros de proteína de envoltura del virus de inmunodeficiencia humana y de simios). J. Virol . 66 (9): 5610–4. doi :10.1128/JVI.66.9.5610-5614.1992. PMC 289124. PMID  1501294 . 
  9. ^ Li Y, Luo L, Rasool N, Kang CY (enero de 1993). "La glicosilación es necesaria para el correcto plegamiento de la gp120 del virus de la inmunodeficiencia humana en la unión a CD4". J. Virol . 67 (1): 584–8. doi :10.1128/JVI.67.1.584-588.1993. PMC 237399 . PMID  8416385. 
  10. ^ Hammarskjöld ML, Heimer J, Hammarskjöld B, Sangwan I, Albert L, Rekosh D (mayo de 1989). "Regulación de la expresión de env del virus de inmunodeficiencia humana por el producto del gen rev". J. Virol . 63 (5): 1959–66. doi :10.1128/JVI.63.5.1959-1966.1989. PMC 250609 . PMID  2704072. 
  11. ^ Malim MH, Hauber J, Le SY, Maizel JV, Cullen BR (marzo de 1989). "El transactivador rev del VIH-1 actúa a través de una secuencia diana estructurada para activar la exportación nuclear de ARNm viral no empalmado". Nature . 338 (6212): 254–7. Bibcode :1989Natur.338..254M. doi :10.1038/338254a0. PMID  2784194. S2CID  4367958.
  12. ^ Dumonceaux J, Nisole S, Chanel C, Quivet L, Amara A, Baleux F, Briand P, Hazan U (enero de 1998). "Las mutaciones espontáneas en el gen env del virus de inmunodeficiencia humana tipo 1 NDK se asocian con un fenotipo de entrada independiente de CD4". J. Virol . 72 (1): 512–9. doi :10.1128/JVI.72.1.512-519.1998. PMC 109402 . PMID  9420253. 
  13. ^ Labrijn AF, Poignard P, Raja A, Zwick MB, Delgado K, Franti M, Binley J, Vivona V, Grundner C, Huang CC, Venturi M, Petropoulos CJ, Wrin T, Dimitrov DS, Robinson J, Kwong PD, Wyatt RT, Sodroski J, Burton DR (octubre de 2003). "El acceso de las moléculas de anticuerpo al sitio de unión del correceptor conservado en la glicoproteína gp120 está estéricamente restringido en el virus de inmunodeficiencia humana primaria tipo 1". J. Virol . 77 (19): 10557–65. doi :10.1128/JVI.77.19.10557-10565.2003. PMC 228502 . PMID  12970440. 
  14. ^ Lalezari JP, Henry K, O'Hearn M, Montaner JS, Piliero PJ, Trottier B, Walmsley S, Cohen C, Kuritzkes DR , Eron JJ, Chung J, DeMasi R, Donatacci L, Drobnes C, Delehanty J, Salgo M (mayo de 2003). "Enfuvirtida, un inhibidor de la fusión del VIH-1, para la infección por VIH resistente a los medicamentos en América del Norte y del Sur". N. inglés. J. Med . 348 (22): 2175–85. doi : 10.1056/NEJMoa035026 . PMID  12637625.
  15. ^ Callis AH, Ritzi EM (septiembre de 1980). "Detección y caracterización de antígenos de superficie celular del virus del tumor mamario en ratón: estimación de la abundancia de antígenos mediante el ensayo de proteína A". J. Virol . 35 (3): 876–87. doi :10.1128/JVI.35.3.876-887.1980. PMC 288881 . PMID  6252344. 
  16. ^ ab Katz E, Lareef MH, Rassa JC, Grande SM, King LB, Russo J, Ross SR, Monroe JG (febrero de 2005). "MMTV Env codifica un ITAM responsable de la transformación de células epiteliales mamarias en cultivo tridimensional". J. Exp. Med . 201 (3): 431–9. doi :10.1084/jem.20041471. PMC 2213037. PMID 15684322  . 
  17. ^ Balliet JW, Gendron K, Bates P (abril de 2000). "Análisis mutacional del dominio de péptido de fusión putativo del virus del sarcoma y la leucosis aviar del subgrupo A". J. Virol . 74 (8): 3731–9. doi :10.1128/JVI.74.8.3731-3739.2000. PMC 111882 . PMID  10729148. 
  18. ^ Barnard RJ, Narayan S, Dornadula G, Miller MD, Young JA (octubre de 2004). "Se requiere un pH bajo para la penetración viral dependiente de Env del virus del sarcoma y la leucosis aviar en el citosol y no para la desprotección viral". J. Virol . 78 (19): 10433–41. doi :10.1128/JVI.78.19.10433-10441.2004. PMC 516436 . PMID  15367609. 
  19. ^ DeLarco J, Todaro GJ (julio de 1976). "Receptores de membrana para virus de leucemia murina: caracterización utilizando la glicoproteína de envoltura viral purificada, gp71". Cell . 8 (3): 365–71. doi :10.1016/0092-8674(76)90148-3. PMID  8213. S2CID  45192638.
  20. ^ Nova. 2016. Retrovirus endógenos. Recuperado de https://www.pbs.org/wgbh/nova/next/evolution/endogenous-retroviruses
  21. ^ Lavialle C, Cornelis G, Dupressoir A, Esnault C, Heidmann O, Vernochet C, Heidmann T (septiembre de 2013). "Paleovirología de las 'sincitinas', genes env retrovirales exaptados para un papel en la placentación". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences . 368 (1626): 20120507. doi :10.1098/rstb.2012.0507. PMC 3758191 . PMID  23938756. 

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