结构亮点
功能
POL_HV1N5型Gag-Pol多蛋白和Gag多蛋白可能通过结合5'-UTR中的基因组RNA来调节自身的翻译。在低浓度下，Gag-Pol和Gag会促进翻译，而在高浓度下，多蛋白包裹基因组RNA，然后关闭翻译（通过相似性）。基质蛋白p17有两个主要功能：在感染细胞中，它通过多部分膜结合信号（包括其肉豆蔻酰化N末端）将Gag和Gag-pol多蛋白靶向质膜。第二个功能是在细胞感染开始时，在病毒基因组的核定位中发挥作用。基质蛋白是预整合复合体的一部分。它在细胞质中与人BAF蛋白结合，从而阻止病毒基因组的自动整合，并可能以每种病毒0到3个BAF二聚体的比例包含在病毒中。肉豆蔻酰化信号和NLS因此对其亚细胞定位产生相互冲突的影响。这些基序的关键调控可能是病毒成熟时，病毒相关细胞酪氨酸激酶对C端酪氨酸上部分MA分子的磷酸化。与Vpu介导的宿主细胞释放有关（通过相似性）。衣壳蛋白p24形成锥形核心，将基因组RNA-核糖体复合物封装在病毒体内。大多数岩芯是圆锥形的，只有7%是管状的。核心由衣壳蛋白六聚体亚基组成。病毒粒子进入后不久，核心被拆卸。与人类PPIA/CYPA的相互作用可保护病毒免受人类TRIM5-alpha的限制以及人类细胞中未知的抗病毒活性。TRIM5对衣壳的限制是限制HIV-1感染人类的因素之一（通过相似性）。核衣壳蛋白p7包裹并保护病毒二聚体未切割（基因组）RNA。通过锌指结合这些RNA。在基因组RNA逆转录过程中促进核酸二级结构的重新排列。这种能力被称为核酸伴侣活性（通过相似性）。天冬氨酰蛋白酶在病毒从质膜释放期间或释放后不久介导Gag和Gag-Pol多蛋白的蛋白水解裂解。裂解以有序、逐步级联的方式进行，以产生成熟蛋白质。这个过程叫做成熟。显示颗粒从细胞中释放之前萌芽过程中的最大活性。在病毒颗粒成熟时，也可切割Nef和Vif，可能伴随着病毒结构蛋白（按相似性）。逆转录酶/核糖核酸酶H（RT）是一种多功能酶，在病毒进入细胞后不久，将病毒RNA基因组转化为细胞质中的dsDNA。这种酶表现出DNA聚合酶活性，可以复制DNA或RNA模板，核糖核酸酶H（RNase H）活性以部分加工的3'到5'内切酶模式切割RNA-DNA异源双链的RNA链。病毒基因组RNA转化为dsDNA需要许多步骤。tRNA（3）-Lys与位于病毒RNA 5'端的引物结合位点（PBS）结合。RT使用tRNA引物的3'端进行短轮RNA依赖的负链DNA合成。读取通过U5区域进行，并在病毒RNA两端的重复（R）区域之后结束。RNA-DNA异源双链的部分被RNase H消化，导致ssDNA产物附着在tRNA引物上。这种ssDNA/tRNA与位于病毒RNA 3'端的相同R区杂交。这种模板交换被称为负链DNA强终止转移，可以是分子内或分子间的。RT使用这个新合成的短ssDNA的3'端来执行整个模板的RNA-依赖性负链DNA合成。RNase H消化RNA模板，但位于基因组5'末端和靠近中心的两个多尿束（PPT）除外。聚合酶和核糖核酸酶H活性是否同时存在尚不清楚。核糖核酸酶H可能以聚合酶依赖（RNA被同一RT切割成小片段进行DNA合成）和聚合酶非依赖模式（剩余RNA片段被自由RT切割）进行。其次，RT使用未被RNase H去除的PPT作为引物进行DNA定向的正链DNA合成。然后通过RNase H去除PPT和tRNA引物。3'和5'ssDNA PBS区域杂交形成环状dsDNA中间产物。通过RT将链置换合成到PBS和PPT末端，生成病毒基因组的钝端线性dsDNA拷贝，该拷贝在两端包含长末端重复序列（LTR）（通过相似性）。整合酶通过执行一系列DNA切割和连接反应，催化病毒DNA整合到宿主染色体。这种酶活性发生在病毒粒子进入细胞和dsDNA中RNA基因组的逆转录之后。集成过程的第一步是3'处理。这一步骤需要包含病毒基因组、基质蛋白、Vpr和整合酶的复合物。这种复合体称为预积分复合体（PIC）。整合酶蛋白从病毒DNA的每个3'端移除2个核苷酸，在3'端留下凹陷的CA OH。第二步，PIC进入细胞核。这个过程通过整合酶和Vpr蛋白介导，并允许病毒感染未分裂的细胞。这种进入细胞核的能力是慢病毒特有的，其他逆转录病毒不能并且依赖细胞分裂来访问细胞染色体。在第三步中，称为链转移，整合酶蛋白在整合位点将之前处理的3’端连接到目标细胞DNA链的5’端。5’末端由整合酶催化的交错切割产生，间隔5 bp。病毒DNA链的5'端和目标DNA链的3'端保持不连接，两侧有一个5 bp的缺口，形成一个Y形的、有缺口的重组中间产物。最后一步是病毒DNA整合到宿主染色体中。这涉及宿主DNA修复合成，其中未连接链之间的5 bp间隙被填充，然后被连接。由于这一过程发生在HIV基因组两侧的两个切割处，因此在HIV-1整合的末端会产生5 bp的宿主DNA重复。或者，整合酶可以在链转移后催化病毒DNA的切除，这称为解体（根据相似性）。
PubMed出版物摘要
HIV-1的组装是通过主要结构多聚蛋白Gag的寡聚作用介导的，Gag寡聚形成感染细胞质膜上的六聚蛋白晶格。这导致出芽和释放子代未成熟病毒颗粒。随后的Gag蛋白水解裂解触发颗粒重排，形成成熟的感染性病毒。获得未成熟病毒颗粒内Gag组装晶格的结构模型对于理解介导HIV-1颗粒在感染细胞内组装的相互作用以及描述随后被病毒蛋白酶裂解的底物是必要的。以前曾报道过一种由相关逆转录病毒Mason-Pfizer猴病毒（M-PMV）的Gag衍生蛋白组装而成的未成熟病毒样管状阵列的8-A分辨率结构，并基于与该结构的同源性生成了HIV-1衣壳（CA）结构域的排列模型。在这里，我们组装了一种HIV-1 Gag衍生蛋白的管状阵列，其C末端CA结构域具有未成熟的排列，并通过混合冷冻电镜和层析分析解决了其结构。该结构揭示了CA的C端结构域在未成熟的类HIV-1 Gag晶格中的排列，并提供了我们所知的CA下游区域的第一个高分辨率视图，这对组装至关重要，并且与M-PMV中的相应区域显著不同。我们的结果揭示了HIV-1中该区域的密度中空柱，与该位置存在的六螺旋束相一致。
HIV-1 Gag管状阵列的冷冻电子显微镜解析了未成熟病毒组装所必需的结构。，Bharat TA、Castillo Menendez LR、Hagen WJ、Lux V、Igonet S、Schorb M、Schur FK、Krausslich HG、Briggs JA Proc Natl Acad Sci US A.2014年5月19日。pii:201401455。PMID:24843179[1]
来自美国国家医学图书馆数据库MEDLINE®/PubMed®。
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工具书类
- ↑巴拉特TA、卡斯蒂略·梅内德斯LR、哈根WJ、卢克斯V、伊戈内特S、肖伯M、舒尔FK、克劳斯利希HG、布里格斯JA。HIV-1 Gag管状阵列的冷冻电子显微镜可以解析未成熟病毒组装所必需的结构。美国国家科学院院刊2014年5月19日。pii:201401455。PMID：24843179数字对象标识：http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1401455111
