Протеаза NS2-3

Протеаза NS2-3 (вируса гепатита С, HCV) — это фермент , отвечающий за протеолитическое расщепление между NS2 и NS3, которые являются неструктурными белками, входящими в состав частицы вируса HCV. Протеаза NS3 вируса гепатита С, с другой стороны, отвечает за расщепление неструктурного белка ниже по течению. Обе эти протеазы напрямую участвуют в репликации генома HCV, то есть в течение жизненного цикла вируса, который приводит к размножению вируса в хозяине, инфицированном вирусом.

Справочная информация о гепатите С

Гепатитом С болеют 170 миллионов человек по всему миру, в том числе 1,4 миллиона человек, проживающих в США. Большинство людей, инфицированных этим вирусом, живут в странах третьего мира, где часто наблюдается плохая стерилизация медицинского оборудования, что является распространенным источником заражения вирусом гепатита С. Образование также играет большую роль, поскольку подавляющее большинство людей не имеет доступа к информации о вирусе, о том, как он распространяется и заражает. Гепатит С может проникать в организм человека многими путями, включая половой акт, переливание крови и через иглы, инфицированные вирусом гепатита С. Инфекция вируса гепатита С может привести к циррозу и раку печени, если лечение интерфероном не дает результата. [1]

Вирусный геном

Вирус гепатита С — это одноцепочечный РНК-вирус из семейства Flaviviridae . [2] Геном состоит из примерно 10 000 нуклеотидов и кодирует один полипротеин. [3] Вирус гепатита С (HCV) использовал аппарат клетки-хозяина для обработки своего генома с целью синтеза 3 важнейших вирусных протеаз, каждая из которых выполняет функцию расщепления пептидов. Эти 3 протеазы также известны как структурные белки. Геном HCV кодирует 10 вирусных белков: C, E1 , E2 , p7 , NS2 , NS3 , NS4A , NS4B , NS5A и NS5B . [4]

Обсуждение

Протеаза NS2-3 — это фермент, отвечающий за протеолитическое расщепление между неструктурными белками NS2 и NS3. Протеаза NS3, с другой стороны, отвечает за расщепление неструктурных белков ниже по течению. Обе эти протеазы напрямую участвуют в репликации генома HCV. Механизм протеазы NS2-3 необходим для производства вируса, как показали исследования шимпанзе in vitro, где шимпанзе, которым был введен HCV с полностью мутировавшей активностью протеазы NS2-3, не заразились HCV. [5]

На сегодняшний день перспективная система культивирования клеток еще не разработана таким образом, чтобы она могла удовлетворить крупномасштабную потребность будущих испытаний вакцин. Использование неструктурных белков вируса гепатита С для инициирования иммунного ответа в исследованиях на животных показало многообещающие результаты, но отсутствие надежной системы культивирования тканей и способность вируса быстро мутировать по-прежнему являются основными препятствиями. Лечение интерфероном оказалось успешным лишь у очень небольшого числа пациентов. [ необходима цитата ]

В исследовании, обсуждаемом в этой статье, Дентцеру удалось обнаружить фактический домен вирусной протеазы и предсказать возможные способы ингибирования механизма протеазы. [6]

Ингибиторы протеазы, такие как папаин, субтилизин и один из капсида вируса Синдбис, могут иметь некоторые сходства, поскольку все они являются цистеиновыми протеазами. [7] Если протеаза NS2-3 действительно имеет важные сходства с другими цистеиновыми протеазами, можно было бы предложить модель для ингибирования активности цистеиновой протеазы NS2-3, которая могла бы предложить допустимый подход к надежной вакцине для исследований на животных моделях in vitro. [ необходима цитата ]

Группа исследователей использовала нативный белок, содержащий селенометионин, который дал важные кристаллические формы. Мономер NS2 Pro (неструктурная протеаза) состоит из двух поддоменов, которые соединены линкером. Каждый мономер содержит антипараллельные альфа-спирали и петлю бета-нитей. Димер NS2 состоит из двух мономеров, каждый из которых обращен своими N- и C-концами друг к другу. N-концы находятся в непосредственной близости, а C-концы находятся дальше друг от друга, что напоминает «бабочку». Протеаза NS2-3 имеет длину 42 кДа. Более ранние исследования также предполагали, что было практически невозможно выделить протеазу NS2-3 из-за гидрофобной природы нативного NS2. [ необходима цитата ]

Исследователи использовали метод, называемый «Кристаллизация», с помощью которого они смогли выделить и дополнительно исследовать роль протеазы NS2-3. His143, Cys184 и Glu 163 являются тремя важнейшими остатками, ответственными за протеолитическую активность. Эти три остатка вместе образуют активный сайт. Хотя предполагалось, что протеаза NS2 имеет уникальную складку, показано, что наложение трех критических остатков из других цистеиновых протеаз выявило основную характеристику, которая позволит проводить более специфичные исследования ингибиторов. В этом случае исследователи использовали цистеиновые протеазы, такие как папаин и протеаза полиовируса 3C. Димер NS2 содержит два активных сайта и требует димеризации для протеолитической активности. [ необходима цитата ]

Также есть некоторые критические остатки, включая Pro 164, которые помогают согнуть пептидный остов Glu163, чтобы обеспечить правильную геометрию, чтобы мог произойти каталитический процесс. С другой стороны, цис-пролин обеспечивает стабильность димера. Протеаза NS2-3 требует как домен NS2, так и домен NS3 для протеолитического расщепления. Добавление цинка также необходимо, поскольку протеаза NS2-3 зависит от цинка, который высвобождает N-конец NS2. Тетраэдрическая геометрия в активном центре намекает на центр связывания ионов цинка. [8] Хотя активная роль домена NS3 пока неизвестна, ученые предполагают, что NS3 может взаимодействовать с активным центром NS2, что обеспечит каталитическую среду, необходимую для обработки полипротеина. Наличие центра связывания цинка не обязательно означает, что отсутствие цинка в процессе будет ингибировать вирусный каталитический процесс.

Была разработана экспериментальная модель для проверки того, даст ли полноразмерная полипротеиновая последовательность вируса гепатита С с мутацией (H143A или C184A) расщепленный полипротеин NS2-3. Экспрессия двух мутантов в одной и той же экспериментальной модели должна дать NS2 и NS3, поскольку это обеспечит один активный сайт. Как показывают данные, представленные в статье, NS2 и NS3 были расщеплены, что означает, что совместная экспрессия двух мутантов действительно дала по крайней мере один функциональный активный сайт. Этот эксперимент также предоставил модель для мембранной ассоциации, которая поможет в будущих исследованиях, касающихся ингибиторов протеазы NS2-3, которая имеет решающее значение для репликации вируса. [ необходима цитата ]

В статье предложена структура активного центра цистеиновой протеазы NS2-3 и представлены результаты исследования мутаций коэкспрессии in vitro, которые изменят нынешний взгляд исследователей на процессинг полипротеинов.

Ссылки

  1. ^ Alter HJ, Seeff LB (2000). «Выздоровление, персистенция и последствия инфекции вируса гепатита С: взгляд на долгосрочные результаты». Semin Liver Dis . 20 (1): 17–35 . doi :10.1055/s-2000-9505. PMID  10895429.
  2. ^ Bartenschlager R, Frese M, Pietschmann T (2004). "Новые идеи репликации и персистенции вируса гепатита С". Adv Virus Res . Достижения в исследовании вирусов. 63 : 71– 180. doi :10.1016/S0065-3527(04)63002-8. ISBN 9780120398652. PMID  15530561.
  3. ^ Hoofnagle JH (2002). «Течение и исход гепатита C». Гепатология . 36 (5 Suppl 1): S21–9. doi : 10.1053/jhep.2002.36227 . PMID  12407573.
  4. ^ Bartenschlager R, Ahlborn-Laake L, Mous J, Jacobsen H (1994). «Кинетический и структурный анализ процессинга полипротеина вируса гепатита С». J Virol . 68 (8): 5045–55 . doi :10.1128/JVI.68.8.5045-5055.1994. PMC 236447. PMID  8035505 . 
  5. ^ Elmowalid GA, Qiao M, Jeong SH, Borg BB, Baumert TF, Sapp RK, Hu Z, Murthy K, Liang TJ (2007). «Иммунизация частицами, подобными вирусу гепатита С, приводит к контролю инфекции вируса гепатита С у шимпанзе». PNAS . 104 (20): 8427– 32. Bibcode :2007PNAS..104.8427E. doi : 10.1073/pnas.0702162104 . PMC 1895966 . PMID  17485666. 
  6. ^ Лоренц IC, Маркотриджиано J, Дентцер TG, Райс CM (2006). «Структура каталитического домена протеазы NS2-3 вируса гепатита C». Nature . 442 (7104): 831– 5. Bibcode :2006Natur.442..831L. doi :10.1038/nature04975. PMID  16862121. S2CID  4319996.
  7. ^ McPhalen CA, James MN (1988). "Структурное сравнение двух комплексов ингибитора сериновой протеиназы-белка: эглин-c-субтилизин Карлсберг и CI-2-субтилизин Ново". Биохимия . 27 (17): 6582–98 . doi :10.1021/bi00417a058. PMID  3064813.
  8. ^ Love RA, Parge HE, Wickersham JA, Hostomsky Z, Habuka N, Moomaw EW, Adachi T, Hostomska Z (1996). «Кристаллическая структура протеиназы NS3 вируса гепатита C обнаруживает трипсиноподобную складчатость и структурный сайт связывания цинка». Cell . 87 (2): 331– 42. doi : 10.1016/S0092-8674(00)81350-1 . PMID  8861916.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=NS2-3_protease&oldid=1153213667"