stringtranslate.com

Рибонуклеаза L

Рибонуклеаза L или РНКаза L ( латентная ), иногда известная как рибонуклеаза 4 или 2'-5' олигоаденилатсинтетаза-зависимая рибонуклеаза , является интерферон (IFN) -индуцированной рибонуклеазой , которая при активации разрушает всю РНК в клетке (как клеточную, так и вирусную). РНКаза L является ферментом , который у людей кодируется геном RNASEL . [5]

Этот ген кодирует компонент системы 2'-5'олигоаденилата (2'-5'A), регулируемой интерфероном, которая функционирует в противовирусных и антипролиферативных ролях интерферонов. РНКаза L активируется димеризацией, которая происходит при связывании 2'-5'A и приводит к расщеплению всех РНК в клетке. Это может привести к активации MDA5 , РНК-хеликазы, участвующей в производстве интерферонов.

Синтез и активация

Путь активации РНКазы L - факторы IFN связывают рецептор и приводят к транскрипции и модификации OAS. Вирусная dsRNA связывает OAS, так что образуется 2'-5'A, что приводит к димеризации РНКазы L. Активированная РНКаза L расщепляет всю РНК в клетке, что может активировать MDA5, что приводит к продукции интерферона.

РНКаза L присутствует в очень малых количествах во время нормального клеточного цикла. Когда интерферон связывается с клеточными рецепторами, он активирует транскрипцию около 300 генов, чтобы вызвать противовирусное состояние. Среди продуцируемых ферментов есть РНКаза L, которая изначально находится в неактивной форме. Набор транскрибированных генов кодирует 2'-5' олигоаденилатсинтетазу (OAS) . [6] Затем транскрибированная РНК сплайсируется и модифицируется в ядре, прежде чем достичь цитоплазмы и быть транслированной в неактивную форму OAS. Расположение OAS в клетке и длина 2'-5' олигоаденилата зависят от посттранскрипционных и посттрансляционных модификаций OAS. [6]

OAS активируется только при вирусной инфекции, когда происходит прочное связывание неактивной формы белка с вирусной dsRNA , состоящей из ретровирусной ssRNA и ее комплементарной цепи . После активации OAS преобразует АТФ в пирофосфат и 2'-5'-связанные олигоаденилаты (2-5A), которые фосфорилируются на 5' конце. [7] Затем молекулы 2-5A связываются с РНКазой L, способствуя ее активации путем димеризации. В своей активированной форме РНКаза L расщепляет все молекулы РНК в клетке, что приводит к аутофагии и апоптозу . Некоторые из полученных фрагментов РНК также могут дополнительно индуцировать выработку IFN-β, как отмечено в разделе «Значение». [8]

Эту димеризацию и активацию РНКазы L можно распознать с помощью флуоресцентного резонансного переноса энергии (FRET) , когда олигорибонуклеотиды, содержащие гаситель и флуорофор на противоположных участках, добавляются в раствор с неактивной РНКазой L. Затем регистрируется сигнал FRET, поскольку гаситель и флуорофор находятся очень близко друг к другу. При добавлении молекул 2-5A РНКаза L становится активной, расщепляя олигорибонуклеотиды и вмешиваясь в сигнал FRET. [9]

In vitro РНКаза L может быть ингибирована куркумином . [10]

Значение

РНКаза L является частью врожденной иммунной защиты организма, а именно противовирусного состояния клетки. Когда клетка находится в противовирусном состоянии, она очень устойчива к вирусным атакам, а также готова к апоптозу при успешном вирусном заражении. Деградация всей РНК в клетке (которая обычно происходит при прекращении трансляционной активности, вызванной протеинкиназой R ) является последним оплотом клетки против вируса перед попыткой апоптоза.

Интерферон бета (IFN-β), интерферон I типа, ответственный за противовирусную активность, индуцируется РНКазой L и белком 5, ассоциированным с дифференцировкой меланомы (MDA5) в инфицированной клетке. Связь между РНКазой L и MDA5 в продукции IFN была подтверждена с помощью тестов siRNA, подавляющих экспрессию любой молекулы и отмечающих заметное снижение продукции IFN. [11] Известно, что MDA5, РНК-хеликаза , активируется сложной высокомолекулярной dsRNA, транскрибируемой с вирусного генома. [11] [12] В клетке с РНКазой L активность MDA5 может быть дополнительно усилена. [11] Когда РНКаза L активна, она расщепляет и идентифицирует вирусную РНК и направляет ее в сайты активации MDA5, усиливая продукцию IFN-β. Фрагменты РНК, продуцируемые РНКазой L, имеют двухцепочечные области, а также специфические маркеры, которые позволяют идентифицировать их с помощью РНКазы L и MDA5. [8] Некоторые исследования предполагают, что высокие уровни РНКазы L могут фактически ингибировать выработку IFN-β, но четкая связь между активностью РНКазы L и выработкой IFN-β все еще существует. [8]

Кроме того, было показано, что РНКаза L участвует во многих заболеваниях. В 2002 году локус «наследственного рака простаты 1» (HPC1) был сопоставлен с геном RNASEL , что указывает на то, что мутации в этом гене вызывают предрасположенность к раку простаты. [13] [14] [15] Были исследованы нарушения пути OAS/РНКаза L при синдроме хронической усталости (СХУ). [16] [17]

Ссылки

  1. ^ abc GRCh38: Ensembl выпуск 89: ENSG00000135828 – Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ abc GRCm38: Ensembl выпуск 89: ENSMUSG00000066800 – Ensembl , май 2017 г.
  3. ^ "Human PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  4. ^ "Mouse PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  5. ^ Squire J, Zhou A, Hassel BA, Nie H, Silverman RH (январь 1994). «Локализация гена интерферон-индуцированной, 2-5A-зависимой РНКазы (RNS4) на хромосоме человека 1q25». Genomics . 19 (1): 174–5. doi :10.1006/geno.1994.1033. PMID  7514564.
  6. ^ ab Sarkar SN, Pandey M, Sen GC (2005). "Assays for the Interferon-Induced Enzyme 2′,5′ Oligoadenylate Synthetases". Методы и протоколы интерферона . Методы в молекулярной медицине. Т. 116. Human Press Inc. стр. 81–101. doi :10.1385/1-59259-939-7:081. ISBN 978-1-58829-418-0. PMID  16000856.
  7. ^ Liang SL, Quirk D, Zhou A (сентябрь 2006 г.). «РНКаза L: ее биологическая роль и регуляция». IUBMB Life . 58 (9): 508–14. doi : 10.1080/15216540600838232 . PMID  17002978.
  8. ^ abc Banerjee S, Chakrabarti A, Jha BK, Weiss SR, Silverman RH (февраль 2014 г.). "Эффекты РНКазы L, специфичные для типа клеток, на вирусную индукцию бета-интерферона". mBio . 5 (2): e00856-14. doi :10.1128/mBio.00856-14. PMC 3940032 . PMID  24570368. 
  9. ^ Thakur CS, Xu Z, Wang Z, Novince Z, Silverman RH (2005). "Удобный и чувствительный анализ переноса энергии резонанса флуоресценции для РНКазы L и 2′,5′ олигоаденилатов". Методы и протоколы интерферона . Методы в молекулярной медицине. Т. 116. Human Press Inc. стр. 103–13. doi :10.1385/1-59259-939-7:103. ISBN 978-1-58829-418-0. PMID  16000857.
  10. ^ Gupta A, Rath PC (2014). «Куркумин, природный антиоксидант, действует как неконкурентный ингибитор человеческой РНКазы L в присутствии ее кофактора 2-5A in vitro». BioMed Research International . 2014 : 817024. doi : 10.1155/2014/817024 . PMC 4165196. PMID  25254215 . 
  11. ^ abc Luthra P, Sun D, ​​Silverman RH, He B (февраль 2011 г.). «Активация экспрессии IFN-β вирусной мРНК через РНКазу L и MDA5». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (5): 2118–23. Bibcode : 2011PNAS..108.2118L. doi : 10.1073/pnas.1012409108 . PMC 3033319. PMID  21245317 . 
  12. ^ Pichlmair A, Schulz O, Tan CP, Rehwinkel J, Kato H, Takeuchi O и др. (октябрь 2009 г.). «Активация MDA5 требует структур РНК более высокого порядка, образующихся во время вирусной инфекции». Journal of Virology . 83 (20): 10761–9. doi :10.1128/JVI.00770-09. PMC 2753146 . PMID  19656871. 
  13. ^ Smith JR, Freije D, Carpten J, Gronberg H, Xu J, Isaacs S и др. (ноябрь 1996 г.). «Основной локус восприимчивости к раку простаты на хромосоме 1, предложенный с помощью поиска по всему геному». Science . 274 (5291): 1371–4. Bibcode :1996Sci...274.1371S. doi :10.1126/science.274.5291.1371. PMID  8910276. S2CID  42684655.
  14. ^ "Ген Entrez: рибонуклеаза L RNASEL (зависимая от 2',5'-олигоизоаденилатсинтетазы)".
  15. ^ Carpten J, Nupponen N, Isaacs S, Sood R, Robbins C, Xu J и др. (февраль 2002 г.). «Мутации зародышевой линии в гене рибонуклеазы L в семьях, демонстрирующих связь с HPC1». Nature Genetics . 30 (2): 181–4. doi :10.1038/ng823. PMID  11799394. S2CID  2922306.
  16. ^ Nijs J, De Meirleir K (ноябрь–декабрь 2005 г.). «Нарушения пути 2-5A-синтетазы/РНКазы L при синдроме хронической усталости». In Vivo . 19 (6): 1013–21. PMID  16277015.
  17. ^ Suhadolnik RJ , Peterson DL, O'Brien K, Cheney PR, Herst CV, Reichenbach NL и др. (июль 1997 г.). «Биохимические доказательства новой низкомолекулярной 2-5A-зависимой РНКазы L при синдроме хронической усталости». Журнал исследований интерферонов и цитокинов . 17 (7): 377–85. doi :10.1089/jir.1997.17.377. PMID  9243369.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки