Vpu — это вспомогательный белок , который в ВИЧ кодируется геном vpu . Vpu означает «вирусный белок U». Белок Vpu участвует в деградации CD4 в эндоплазматическом ретикулуме и в усилении высвобождения вирионов из плазматической мембраны инфицированных клеток . [1] Vpu вызывает деградацию вирусного рецептора CD4 и, следовательно, участвует в общем снижении экспрессии CD4 в ходе ВИЧ-инфекции. Считается, что деградация CD4, опосредованная Vpu, предотвращает связывание CD4- Env в эндоплазматическом ретикулуме, способствуя правильной сборке Env в вирионы. [2] Он обнаруживается в мембранах инфицированных клеток, но не в самих вирусных частицах.
Ген Vpu обнаружен исключительно в ВИЧ-1 и некоторых изолятах вируса иммунодефицита обезьян ( SIV ), связанных с ВИЧ-1, таких как SIV cpz , SIV gsn и SIV mon , но не в ВИЧ-2 или большинстве изолятов SIV. [3] Структурное сходство между Vpu и другим небольшим вирусным белком, M2, кодируемым вирусом гриппа A, было впервые отмечено вскоре после открытия Vpu. С тех пор было показано, что Vpu образует катион-селективные ионные каналы при экспрессии в ооцитах Xenopus или клетках млекопитающих, а также при очистке и восстановлении в плоские липидные бислои . [4] Vpu также проницает мембраны бактерий и клеток млекопитающих для малых молекул. [5] Поэтому он считается членом семейства виропоринов . [6]
Vpu и Env экспрессируются из одной и той же бицистронной мРНК зависимым от Rev образом, предположительно, путем сканирования рибосом через кодон инициации vpu . [7] Фактически ген Vpu перекрывается на своем 3'-конце с геном env. Было обнаружено, что несколько изолятов ВИЧ-1 несут точечные мутации в кодоне инициации трансляции Vpu, но в остальном имеют неповрежденные гены vpu. Поскольку удаление кодона инициации Vpu приводит к повышенной экспрессии нижестоящего гена env, возможно, что ВИЧ-1 на самом деле использует этот механизм в качестве молекулярного переключателя для регулирования относительной экспрессии Vpu или Env в инфицированных клетках. Возможные преимущества такой регуляции неясны. [8]
Две основные функции были назначены белку Vpu. Известно, что первая функция вызывает деградацию вирусной рецепторной молекулы CD4, а вторая функция заключается в усилении высвобождения вновь образованных вирионов с поверхности клетки. Vpu выполняет эти две функции посредством двух различных механизмов. В случае CD4 Vpu действует как молекулярный адаптер для соединения CD4 с комплексом убиквитинлигазы E3, что приводит к деградации CD4 клеточными протеасомами . Для этого требуются сигналы, расположенные в цитоплазматическом домене Vpu . С другой стороны, усиление высвобождения вируса включает нейтрализацию клеточного фактора хозяина, BST-2 (также известного как CD317, HM1.24 или тетерин ), и требует домена TM Vpu. [9] Однако точный механизм того, как Vpu противодействует BST-2, до сих пор неясен. [8] При отсутствии Vpu тетерин связывается с вирусной оболочкой и связывает ее с клеточной мембраной и другими вирусными частицами, препятствуя высвобождению вирусных частиц. Последние данные свидетельствуют о том, что трансмембранный домен BST-2 имеет решающее значение для вмешательства Vpu. Взаимодействие Vpu и BST-2 приводит к подавлению BST-2 на поверхности клетки. [10]
BST-2, который является белком клеточной поверхности, индуцируемым интерфероном (IFN), по-видимому, «привязывает» ВИЧ к клетке в отсутствие Vpu. BST-2 является сильно гликозилированным интегральным мембранным белком 29–33 кДа с трансмембранным доменом и предполагаемым гликозилфосфатидилинозитольным якорем (GPI). [11] На поверхности клетки BST2 находится в липидных плотах через якорь GPI, тогда как его домен TM находится вне их, косвенно взаимодействуя с актиновым цитоскелетом. Первичным местом действия Vpu является плазматическая мембрана, где этот белок нацеливается на BST-2 клеточной поверхности через их взаимное связывание TM-to-TM, что приводит к лизосомам, частично зависящим от βTrCP. [12]
Вирусный белок "u" (Vpu) представляет собой олигомерный мембранный белок типа I , состоящий из 81 аминокислоты (16 кДа), который транслируется с бицистронной мРНК vpu-env. N-конец Vpu, кодирующий трансмембранный (TM) якорь, представляет собой активный домен, важный для регуляции высвобождения вируса, но не деградации CD4. C-концевой цитоплазматический домен (54 остатка), содержащий пару остатков серина (в положениях 52 и 56), конститутивно фосфорилируемых казеинкиназой 2. Фосфорилирование двух остатков серина в цитоплазматическом домене имеет решающее значение для деградации CD4 в ЭР. [13] На основе 2D 1H ЯМР-спектроскопии пептида, соответствующего цитоплазматическому домену Vpu, было высказано предположение, что цитоплазматический домен Vpu содержит два α-спиральных домена, спираль-1 и спираль-2, которые соединены неструктурированной областью, содержащей два консервативных остатка фосфосерила. Кроме того, компьютерные модели предсказывают третий α-спиральный домен в трансмембранном домене Vpu, который может играть важную роль в формировании ионных каналов . [14]