Средний опухолевый антиген (также называемый средним Т-антигеном и сокращенно MTag или MT) — это белок, кодируемый в геномах некоторых полиомавирусов , которые представляют собой небольшие двухцепочечные ДНК-вирусы . MTag экспрессируется на ранней стадии инфекционного цикла вместе с двумя другими родственными белками, малым опухолевым антигеном и большим опухолевым антигеном . MTag встречается только у нескольких известных полиомавирусов, в то время как STag и LTag универсальны — он был впервые обнаружен у мышиного полиомавируса (MPyV), первого обнаруженного полиомавируса, а также встречается у полиомавируса хомяка . В MPyV MTag является эффективным онкобелком , которого может быть достаточно для индукции неопластической трансформации в некоторых клетках. [1]
Гены малого опухолевого антигена (STag), среднего опухолевого антигена (MTag) и большого опухолевого антигена (LTag) кодируются в «ранней области» генома полиомавируса, названной так потому, что эта область генома экспрессируется на ранней стадии инфекционного процесса. («Поздняя область» содержит гены, кодирующие вирусные капсидные белки .) У полиомавирусов, содержащих MTag, ранняя область содержит по крайней мере три гена, кодирующих STag, MTag и LTag, и транскрибируется как одна матричная РНК, обработанная альтернативным сплайсингом . Ген LTag обычно кодируется в двух экзонах , из которых первый перекрывается с генами STag и MTag. Результатом этого генетического кодирования являются три белка, которые имеют общую N-концевую последовательность, образуя белковый домен , называемый доменом J, который имеет гомологию последовательности с молекулярными шаперонными белками DnaJ . MTag и STag имеют дополнительные ~100 аминокислотных остатков и имеют различные C-концы . Полноразмерный белок MTag состоит примерно из 420 аминокислот. [1] [3]
Как и STag, MTag не имеет собственной ферментативной активности, но имеет ряд сайтов белок-белкового взаимодействия , которые опосредуют взаимодействия с белками в клетке-хозяине . [1] В частности, в уникальной области своего C-конца, MTag обладает рядом сайтов фосфорилирования . В отличие от STag или LTag, C-конец MTag содержит последовательность мембранного якоря , которая, вероятно, образует трансмембранную область. Субклеточная локализация белка связывает его с мембранами. [4] Непосредственно перед мембранным якорем находится богатая пролином область последовательности, где мутации нарушают функцию MTag, хотя механизм этого нарушения неизвестен. [1] [4]
MTag встречается только у нескольких известных полиомавирусов, в то время как STag и LTag встречаются у всех известных членов семейства. MTag лучше всего изучен у мышиного полиомавируса , который был первым обнаруженным полиомавирусом и который является мощным онковирусом при определенных условиях in vivo . MTag также хорошо известен у хомячьего полиомавируса , хотя последовательность C-конца к домену J имеет небольшую гомологию между вирусами мыши и хомяка. До недавнего времени это были единственные два полиомавируса, которые, как известно, кодируют MTag, но в 2015 году было сообщено , что последовательность генома крысиного полиомавируса также содержит MTag. [5] Это наблюдение согласуется с ожиданиями, что он эволюционировал уникально в линии грызунов семейства полиомавирусов. [6] Однако недавно были получены данные о кодировании и экспрессии MTag по крайней мере у одного вируса неродственной линии, полиомавируса trichodysplasia spinulosa , который обычно является бессимптомной инфекцией у людей, но иногда вызывает редкое заболевание trichodysplasia spinulosa у лиц с ослабленным иммунитетом . [7] Несколько более распространенный вариант опухолевого антигена, перепечатанный ген, кодирующий белок, называемый ALTO, может быть эволюционно связан с MTag. [8]
MTag необходим для вирусной пролиферации, хотя некоторые из его функций пересекаются с функциями STag. [9] [1] Благодаря своему домену J MTag может связывать и активировать Hsc70 , функция, общая с другими опухолевыми антигенами; однако MTag предпочтительно выполняет другие белок-белковые взаимодействия, которые конкурируют с взаимодействием Hsc70. MTag играет роль в репликации вирусной ДНК и в переходе от ранней к поздней экспрессии генов, и его отсутствие может вызвать дефекты в сборке вирусного капсида . MTag также необходим для вирусной персистенции . [1]
Однако наиболее изученные функции MTag сосредоточены на его взаимодействии с белками клетки-хозяина для активации клеточных сигнальных путей. Подобно STag, MTag может связывать протеинфосфатазу 2 A (PP2A) через тот же физический механизм, взаимодействуя с субъединицей A таким образом, что блокирует связывание субъединиц PP2A B и, таким образом, инактивирует фермент. Это взаимодействие необходимо для образования других комплексов MTag-белок клетки-хозяина; однако каталитическая активность PP2A не требуется. Например, MTag связывает и активирует тирозиновые протеинкиназы семейства Src зависимым от PP2A образом и, в свою очередь, фосфорилируется Src по остаткам тирозина на С-конце MTag. [1] [4] [10] Предпочтение к членам семейства Src различается, причем MTag полиомавируса мышей и хомяков имеют разное распределение. [4] После фосфорилирования MTag взаимодействует и активирует нисходящие сигнальные пути через Shc , белки 14-3-3 , фосфоинозитид 3-киназу и фосфолипазу Cγ1 . [1] [4] Сигнальные функции фосфорилированного MTag были описаны как имитирующие конститутивно активную рецепторную тирозинкиназу . [11] [1]
Исследования MTag часто концентрировались на его роли в клеточной трансформации больше, чем на его естественной роли в жизненных циклах полиомавирусов, в которых он встречается. [12] Одна из гипотез эволюционной роли MTag основана на наблюдении, что у MPyV LTag отсутствует очевидная способность связывать белок- супрессор опухолей клетки-хозяина p53 , который взаимодействует с белками LTag других полиомавирусов, таких как SV40 . Таким образом, предполагается, что функция MTag косвенно заменяет это утраченное взаимодействие. [12]
Наиболее отличительным свойством MTag является его эффективность в качестве онкопротеина . Он обладает способностью вызывать неопластическую трансформацию в различных типах клеток и может увековечивать клетки в культуре . Его эффективность в трансформации считается несколько эпифеноменальной его роли в типичном литическом вирусном жизненном цикле. [1] Способность MTag к трансформации может быть устранена мутациями, которые удаляют мембранный якорь, и уменьшена или устранена мутациями в фосфорилированных тирозинах и богатой пролином области. [1] [4]
Из-за своей высокой эффективности в качестве онковируса , особенно у новорожденных или иммунодефицитных мышей, мышиный полиомавирус послужил продуктивным механизмом для моделирования опухолегенеза . Поскольку большая часть этой эффективности обусловлена MTag, белок сам по себе также широко использовался для индукции опухолей в животных моделях. Трансгенно экспрессированный MTag используется в широко изученной мышиной модели рака молочной железы MMTV-PyMT . [1] [13]