Агнопротеин — это белок, экспрессируемый некоторыми членами семейства полиомавирусов из гена , называемого агногеном . Полиомавирусы, в которых он встречается, включают два человеческих полиомавируса, связанных с заболеванием, вирус BK и вирус JC , а также обезьяний полиомавирус SV40 . [2]
Агнопротеин обычно довольно короткий: примеры из вируса BK , вируса JC и SV40 имеют длину 62, 71 и 66 аминокислотных остатков соответственно. Среди других известных геномов полиомавирусов с предсказанным агногеном длина полученного предсказанного белка значительно варьируется, от 30 до 154 остатков. [3] Он содержит высокогидрофобную центральную аминокислотную последовательность , «двудольную» ядерную локализационную последовательность на N-конце и высокоосновные аминокислоты на обоих концах. Сравнение последовательностей различных вирусных агнопротеинов предполагает сохранение последовательности по направлению к N-концу с большей изменчивостью по направлению к C-концу. Образование амфипатических альфа-спиралей в лабораторных условиях было продемонстрировано для части последовательности, которая, как полагают, играет роль в опосредовании димеризации и олигомеризации белка. [1] [2] [4] Экспериментально было показано, что агнопротеины BK, JC и SV40 фосфорилируются in vivo , что, по-видимому, улучшает как стабильность белка, так и вирусное размножение, но никаких других посттрансляционных модификаций обнаружено не было. [2] [3]
Агнопротеин экспрессируется из области кольцевого вирусного генома , называемой агногеном, открытой рамки считывания , содержащейся в области генома полиомавируса, которая кодирует белки вирусного капсида и известна как «поздняя область», поскольку она экспрессируется на поздних этапах цикла вирусной инфекции и репликации. [2] Агноген и его белковый продукт получили свое название (от греческого agnosis , «без знания» [3] ), поскольку наличие открытой рамки считывания и соответствующей РНК было обнаружено до того, как было подтверждено существование белкового продукта. [6]
Агнопротеин постоянно обнаруживается в цитоплазме инфицированных клеток, с особенно высокими концентрациями в перинуклеарном пространстве . Он также обнаруживается в ядре клетки ; в случае вируса JC локализованный в ядре агнопротеин составляет 15–20% от общего экспрессируемого агнопротеина. [2]
Агнопротеин — это регуляторный белок, необходимый для эффективной пролиферации вирусов, в которых он присутствует, хотя многие полиомавирусы не имеют этого гена. [4] Его функции плохо охарактеризованы даже в хорошо изученных вирусах. Нулевые мутантные вирусы без агнопротеина, как правило, либо неспособны к пролиферации, либо значительно ослаблены; некоторые такие мутанты могут производить вирионы , но они могут быть неспособны выходить из клетки-хозяина или не иметь надлежащим образом упакованного генетического материала. [7] [8] Нулевые мутанты агнопротеина могут успешно пролиферировать, если агнопротеин присутствует в трансе . [7] Хотя белок не обнаруживается в зрелых вирионах , есть некоторые свидетельства того, что он может секретироваться из инфицированных клеток, даже до выхода вируса, и поглощаться соседними неинфицированными клетками. [9]
Агнопротеин был связан с рядом процессов в жизненном цикле вируса, включая транскрипцию , репликацию и инкапсуляцию вирусного генома. [4] Также было высказано предположение, что агнопротеин функционирует как виропорин – то есть вирусный белок, который изменяет проницаемость мембраны , чтобы облегчить выход вирусных частиц из клетки. [10] Кроме того, наблюдалось влияние на поведение самой клетки-хозяина, включая нарушение прогрессирования клеточного цикла и дефицит репарации ДНК . [2]
Поскольку он является высокоосновным , агнопротеин, как предполагалось, является ДНК-связывающим белком [6], но не было показано, что он связывает ДНК. [2] Было сообщено о большом количестве белок-белковых взаимодействий между агнопротеином и другими белками как вирусного, так и клеточного происхождения. Агнопротеин взаимодействует с вирусными белками малым опухолевым антигеном и большим опухолевым антигеном , а также с капсидным белком VP1 [2] Белки клетки-хозяина, сообщаемые как партнеры по связыванию для агнопротеина по крайней мере одного вида вируса, включают p53 , Ku70 , PP2A , YB-1 , FEZ1 , HP1α , α-SNAP , PCNA и AP-3 [ 2] [3]
В некоторых случаях сам агноген имеет функциональное значение, даже если он не может экспрессировать агнопротеин. [2] [11] Удаление нуклеотидов в этой области было связано с вариантом вируса JC, способным инфицировать типы клеток, которые обычно не являются целью этого вируса. Этот вариант был связан с заболеванием, недавно описанным из отчетов о случаях, называемым энцефалопатией вируса JC, в отличие от прогрессирующей мультифокальной лейкоэнцефалопатии (ПМЛ), которая долгое время ассоциировалась с JC у лиц с ослабленным иммунитетом . [12] [13]
Хотя агнопротеин имеет решающее значение для пролиферации полиомавирусов, в которых он встречается, его распределение среди полиомавирусов, геномы которых были секвенированы, неоднородно. Он был хорошо изучен в трех вирусах, которые инфицируют млекопитающих, включая два человеческих вируса — вирус BK и вирус JC — и обезьяний вирус SV40 ; примеры BK, JC и SV40 являются наиболее изученными и имеют довольно высокую консервативность последовательностей . [2] [3] Дополнительные предсказанные агногены были идентифицированы из секвенированных геномов других полиомавирусов, и предсказанные белковые продукты значительно различаются по длине и имеют низкую идентичность последовательностей в целом. [3]
Распределение агнопротеина среди полиомавирусов вызвало предположение, что эволюционное давление отбора в пользу его присутствия незначительно . Среди секвенированных геномов вируса BK агнопротеин является наиболее вариабельным вирусным белком по аминокислотной последовательности. [3] Различия в тропизме тканей и жизненном цикле вируса, особенно в выходе вируса из клетки-хозяина, также были предложены в качестве объяснения наличия или отсутствия агнопротеина у различных полиомавирусов человека. [14]
Ген встречается в птичьих полиомавирусах в похожем геномном положении и изначально был аннотирован как агноген, но он не имеет обнаруживаемого сходства последовательности с примерами млекопитающих. Белковый продукт этого гена был обнаружен в капсидах зрелых вирионов, что привело к его переклассификации в VP4, чтобы отразить его особую роль как структурного белка . Однако его по-прежнему часто называют «птичьим агнопротеином 1a». [3] [15]