Пикорнаин 3C ( EC 3.4.22.28) — протеаза , обнаруженная в пикорнавирусах , которая расщепляет пептидные связи нетерминальных последовательностей. Эндопептидазная активность пикорнаина 3C в первую очередь отвечает за каталитический процесс селективного расщепления связей Gln-Gly в полипротеине полиовируса и с заменой Glu на Gln и Ser или Thr на Gly в других пикорнавирусах. Пикорнаин 3C — это цистеиновые протеазы, родственные по аминокислотной последовательности трипсиноподобным сериновым протеазам . Пикорнаин 3C кодируется энтеровирусами , риновирусами , афтовирусами и кардиовирусами . Эти роды пиковирусов вызывают широкий спектр инфекций у людей и млекопитающих.
Пикорнавирус принадлежит к семейству Picornaviridae . Вирионы пикорнавируса не имеют оболочки, а несегментированный геном +ssRNA инкапсулирован в икосаэдрическую белковую структуру, состоящую из четырех капсидных белков, кодируемых вирусом. Вирусная репликация пикорнавируса обычно происходит в цитоплазме клетки. Геном пикорнавируса +ssRNA затем транслируется через внутренние сайты входа рибосомы (IRES), которые распознаются рибосомами клетки-хозяина для кэп-независимой трансляции. Чтобы конкурировать с другими транскриптами мРНК, пикорнавирус разрушает кэп-зависимую трансляцию в хозяине, поэтому рибосомы клетки-хозяина будут способствовать трансляции вирусных транскриптов. +ssRNA создает промежуточные продукты –ssRNA для производства большего количества вирусной +ssRNA. Геном пикорнавируса представлен на рисунке 1. Как показано, пикорнавирус не имеет вирусного 5'-кэпа, но вместо этого кодирует белок Vpg. Отсутствие 5'-кэпа является причиной того, что геном пикорнавируса зависит от кэп-зависимой трансляции для репликации. Однако геном содержит поли-А-хвост на противоположном конце белка Vpg. Оба конца генома имеют UTR (нетранслируемые области). Геном пикорнавируса имеет три белка (P1, P2, P3). P1 кодирует белки (VP1, VP2, VP3 и VP4), которые создают белки капсида. Белки P2 и P3 помогают пикорнавирусу в инфекционности, захватывая и вмешиваясь в функциональность клетки-хозяина. В частности, белки 2B, 2C и 3A вмешиваются в функционирование клетки-хозяина, а белок 3D кодирует как РНК- полимеразу . 2A и 3C действуют как протеиназы, и их функция различается среди разных родов пикорнавируса. [1]
Полиовирус является членом семейства Picornaviridae . Полиовирус передается орально-фекальным путем и не всегда вызывает симптомы. Небольшое количество полиовирусных инфекций вызывает паралич, когда вирус заражает нервную систему. Полиовирус заражает клетки-хозяева путем ингибирования транскрипционного аппарата и функции. Протеаза 3C полиовирусов отвечает за отключение транскрипции клетки-хозяина путем расщепления белка, связывающего TATA, и других факторов транскрипции на участках глутамин-глицина [15] Это ингибирование транскрипции вызывается протеазой 3C, одним из 4 вирусных белков полиовирусов, закодированных в его геноме. Репликация протеазы 3C полиовируса происходит в цитоплазме, но способна ингибировать транскрипцию в ядре без какой-либо ядерной локализации. Следовательно, протеаза 3C зависит от белка 3CD полиовируса для транслокации протеазы 3C для осуществления ингибирования транскрипции в ядре. Полипротеин 3CD вируса полиомиелита состоит из предшественника как протеазы 3C (3Cpro), так и РНК-полимеразы 3D. [16] 3CD подвергается протеолизу, что приводит к локализации в ядре. «Белок 3C, функция которого неизвестна, является продуктом расщепления 3CD 2Apro». [17] Полиовирус также участвует в расщеплении eIF4E (фактор инициации эукариотической трансляции 4E). eIF4E — это белок, участвующий в управлении эукариотическими рибосомами в кэп-зависимой трансляции. Протеолитическое расщепление eIF4E лишает хозяина возможности осуществлять кэп-зависимую трансляцию.
Вирус Коксаки принадлежит к семейству Picornaviridae и роду Enterovirus. Вирус Коксаки распространяется через стул и биологические жидкости и распространен среди детей, но может заразиться и у взрослых. Симптомами вируса Коксаки являются лихорадка, недомогание, сыпь и волдыри. Вирус Коксаки в первую очередь поражает слизистые и эпителиальные мембраны. Активность протеиназы 3C в вирусе Коксаки вызывает апоптоз в клетках-хозяевах. Как 2A(pro), так и 3C(pro) индуцируют каспазу-8, опосредованную активацией каспазы-3. [18] Каспаза означает протеазу цистеин-аспарагиновой кислоты и играет важную роль в апоптотическом пути клетки. Протеазы 2A и 3C также вызывают апоптоз посредством внутреннего митохондриального опосредованного апоптоза, что приводит к высвобождению цитохрома C из митохондрий и активации каспазы-9 (Chau). 3C отвечает за действия посредством повышения регуляции Bax и расщепления Bid. [19] Протеазы 3C и 2A также отвечают за расщепление инициирующего трансляцию eIF4GE и поли-A-связывающего белка, PABP. Это нарушение этого связывающего домена приводит к снижению регуляции инициации кэп-зависимой трансляции. [20] Кроме того, 3C и 2A отвечают за снижение регуляции белка связывания элемента, реагирующего на циклический AMP (CREB), клеточного фактора транскрипции. [21] CREB снижает или увеличивает транскрипцию определенных генов, и поэтому ингибирование CREB приводит к тому, что клетка-хозяин теряет способность регулировать транскрипцию. [ необходима цитата ]
Риновирус является основной причиной простуды. Риновирус , также являющийся членом пикорнавируса, может передаваться воздушно-капельным путем или опосредованно. Риновирус поражает верхние дыхательные пути, вызывая симптомы простуды. Риновирус использует протеазу 3C и 3D для индукции цитопатических эффектов в клетке-хозяине. 3C и 3D действуют в риновирусе так же, как и в полиовирусе, поскольку оба участвуют в раннем вирусном инфицировании клетки-хозяина посредством ингибирования транскрипции клетки-хозяина протеолитической активностью 3C. [22] 3C и 3CD риновирусов специально нацелены на фактор транскрипции OCT-1 для протеолитического расщепления. Это протеолитическое расщепление OCT-1 вызывает ингибирование дальнейшей клеточной транскрипции. Подобно полиовирусу и вирусу Коксаки, протеаза риновируса 3C также отвечает за расщепление eIF4E (фактор инициации эукариотической трансляции 4E), что отключает зависимую от кэпа трансляцию в клетке-хозяине. [ необходима цитата ]
Вирус ящура (FMDV) является частью рода афтовирусов. Вирус ящура в первую очередь встречается у парнокопытных животных, таких как свиньи и коровы, и вызывает сильную лихорадку в течение первых нескольких дней, а затем волдыри в костях и ртах животного. FMDV не переходит и не заражает людей, но чрезвычайно заразен для парнокопытных. Активность протеазы 3C ящура отвечает за фрагментацию аппарата Гольджи и ингибирование повторного роста микротрубочек. [23] Активность протеазы 3C отвечает за потерю прикрепления микротрубочек к региону центра организации микротрубочек (MTOC). [24] Оба протеолитических эффекта на клетку-хозяина ингибируют транспорт клеточных белков к плазматической мембране. Это разрушение секреторного пути снижает экспрессию основных антигенов гистосовместимости на плазматической мембране, тем самым замедляя секрецию провоспалительных цитокинов. [25]
Протеаза гепатита А 3C является членом цистеиновых протеаз, которые отвечают за инфекционность и созревание HAV. Протеаза гепатита А 3C расщепляет NEMO по остатку Q304; NEMO является необходимым модулятором NF-κB, ответственным за активацию противовирусного ответа интерферона (IFN). [26] Cys24Ser (C24S) является гомологом протеиназы гепатита 3C, отвечает за инактивацию Cys172 посредством алкилирования серы в его активном центре. Алкилирование серы Cys172 вызывает неактивность, в то время как N-алкилирование His102 вызывает значительное повышение ферментативной активности. Модификацию ферментативной активности можно контролировать с помощью раствора или кристаллизованного N-йодацетил-валин-фенилаланин-амида (IVF). [27] Таким образом, IVF контролирует протеолитическое ингибирование посредством взаимодействия с активным центром фермента.
Инфекционность и протеолитические эффекты протеазы 3C пикорнавируса — это то, что заставляет пикорнавирус вызывать патогенность у людей и других млекопитающих. Для большинства этих вирусов 3C необходим для цитопатического воздействия на клетку-хозяина. До сих пор были обнаружены ингибиторы протеазы 3C, которые использовались для мониторинга эффектов пикорнавируса. Мы надеемся, что многочисленные испытания найдут эффективную противовирусную терапию, нацеленную на протеазу 3C. Нацеливание и ингибирование активности протеазы 3C, как мы надеемся, снизит инфекционность клетки-хозяина. Для полиовируса бис-виниловый органотеллуран нацелен на ингибирование 3C, что используется в качестве противовирусной терапии. В настоящее время на рынке пока нет антипикорналовых препаратов, нацеленных на протеазу 3C, но ингибиторы, такие как рупинтривир и пиразолы, показывают многообещающую нацеленность на широкий спектр пикорнавирусов. [28]