Środkowy antygen nowotworowy
Środkowy antygen nowotworowy (zwany także środkowym antygenem T i w skrócie MTag lub MT) jest białkiem kodowanym w genomach niektórych poliomawirusów , które są małymi wirusami z dwuniciowym DNA . MTag ulega ekspresji na wczesnym etapie cyklu zakaźnego wraz z dwoma innymi pokrewnymi białkami, małym antygenem nowotworowym i dużym antygenem nowotworowym . MTag występuje tylko w kilku znanych poliomawirusach, podczas gdy STag i LTag są uniwersalne – po raz pierwszy zidentyfikowano je w mysim poliomawirusie (MPyV), pierwszego odkrytego poliomawirusa, który występuje również w poliomawirusie chomika . W MPyV MTag jest skutecznym onkoproteiną , która może być wystarczająca do wywołania transformacji nowotworowej w niektórych komórkach.
Struktura i ekspresja
Geny małego antygenu nowotworowego (STag), średniego antygenu nowotworowego (MTag) i dużego antygenu nowotworowego (LTag) są kodowane we „wczesnym regionie” genomu poliomawirusa, nazwany tak, ponieważ ten region genomu jest proces zakaźny. („Późny region” zawiera geny kodujące wirusowe białka kapsydu .) W poliomawirusach zawierających MTag wczesny region zawiera co najmniej trzy geny kodujące STag, MTag i LTag i jest transkrybowany jako pojedynczy informacyjny RNA przetwarzany przez alternatywne składanie . Gen LTag jest zwykle kodowany w dwóch eksonach , z których pierwszy pokrywa się z genami STag i MTag. Wynikiem tego kodowania genetycznego są trzy białka, które mają wspólną N-końcową , tworząc domenę białkową zwaną domeną J, która ma homologię sekwencji z cząsteczkowymi białkami opiekuńczymi DnaJ . MTag i STag dzielą dodatkowe ~100 aminokwasowych i mają różne C-końce . Pełnej długości białko MTag ma długość około 420 aminokwasów.
Podobnie jak STag, MTag nie ma własnej aktywności enzymatycznej , ale ma wiele miejsc interakcji białko-białko , które pośredniczą w interakcjach z białkami w komórce gospodarza . Szczególnie w unikalnym regionie swojego C-końca, MTag posiada wiele fosforylacji . W przeciwieństwie do STag lub LTag, C-koniec MTag zawiera sekwencję kotwiczącą błonę , która prawdopodobnie tworzy region transbłonowy . Lokalizacja subkomórkowa białka umieszcza je w połączeniu z błonami. Bezpośrednio przed kotwicą membranową znajduje się a w prolinę region sekwencji, w którym mutacje zakłócają funkcję MTag, chociaż mechanizm tego zakłócenia nie jest znany.
Rozkład taksonomiczny
MTag występuje tylko w kilku znanych poliomawirusach, podczas gdy STag i LTag występują u wszystkich znanych członków rodziny. MTag najlepiej bada się w mysim poliomawirusie , który był pierwszym odkrytym poliomawirusem i który jest silnym onkowirusem w pewnych warunkach in vivo . MTag jest również dobrze znany z poliomawirusa chomika , chociaż sekwencja C-końcowa domeny J wykazuje niewielką homologię między wirusami myszy i chomika. Do niedawna były to jedyne dwa poliomawirusy, o których wiadomo, że kodują MTag, ale w 2015 roku sekwencja genomu szczura zgłoszono, że poliomawirus zawiera również MTag. Ta obserwacja jest zgodna z oczekiwaniami, że wyewoluowała ona wyjątkowo w gryzoni z rodziny poliomawirusów. Jednak dowody na kodowanie i ekspresję MTag zostały również niedawno zgłoszone w co najmniej jednym wirusie niepowiązanej linii, poliomawirusie trichodysplasia spinulosa , który jest normalnie bezobjawową infekcją u ludzi, która czasami powoduje rzadką chorobę trichodysplasia spinulosa u osób z obniżoną odpornością . Nieco bardziej powszechny wariant antygenu nowotworowego, nadrukowany gen kodujący białko o nazwie ALTO, może być ewolucyjnie spokrewniony z MTag.
Funkcjonować
MTag jest niezbędny do proliferacji wirusa, chociaż niektóre jego funkcje pokrywają się z funkcjami STag. Poprzez swoją domenę J, MTag może wiązać i aktywować Hsc70 , funkcję wspólną z innymi antygenami nowotworowymi; jednak MTag preferencyjnie wykonuje inne interakcje białko-białko, które konkurują z interakcją Hsc70. MTag odgrywa rolę w replikacji wirusowego DNA iw przejściu od wczesnej do późnej ekspresji genów, a jego brak może powodować defekty w wirusowego kapsydu . MTag jest również wymagany do utrzymywania się wirusa .
Jednak najlepiej zbadane funkcje MTag koncentrują się na jego interakcji z białkami komórki gospodarza w celu aktywacji komórkowych szlaków sygnałowych. Podobnie jak STag, MTag może wiązać fosfatazę białkową 2 A (PP2A) poprzez ten sam mechanizm fizyczny, oddziałując z podjednostką A w sposób, który blokuje wiązanie podjednostek B PP2A, a tym samym dezaktywuje enzym. Ta interakcja jest wymagana do tworzenia innych kompleksów białkowych komórki MTag-gospodarza; jednakże aktywność katalityczna PP2A nie jest wymagana. Na przykład, MTag wiąże się i aktywuje białkowe kinazy tyrozynowe z rodziny Src w sposób zależny od PP2A i z kolei jest fosforylowana przez Src na resztach tyrozyny na C-końcu MTag. Preferencje dla członków rodziny Src są różne, przy czym MTagi poliomawirusa myszy i chomików mają różne rozmieszczenie. Po ufosforylowaniu MTag oddziałuje i aktywuje dalsze szlaki sygnałowe poprzez białka Shc , 14-3-3 , kinazę fosfoinozytydową 3 i fosfolipazę Cγ1 . Funkcje sygnalizacyjne ufosforylowanego MTag zostały opisane jako naśladujące konstytutywnie aktywny receptor kinazy tyrozynowej .
Badania nad MTag często koncentrowały się bardziej na jego roli w transformacji komórkowej niż na jego naturalnej roli w cyklach życiowych poliomawirusów, w których występuje. Jedna z hipotez dotyczących ewolucyjnej roli MTag opiera się na obserwacji, że MPyV LTag nie ma widocznej zdolności do wiązania białka supresorowego nowotworu komórki gospodarza p53 , które oddziałuje z białkami LTag innych poliomawirusów, takich jak SV40 . Postawiono zatem hipotezę, że funkcja MTag pośrednio zastępuje tę utraconą interakcję.
Transformacja komórkowa
Najbardziej charakterystyczną właściwością MTag jest jego skuteczność jako onkoproteiny . Ma zdolność indukowania transformacji nowotworowej w różnych typach komórek i może unieśmiertelniać komórki w hodowli . Uważa się, że jego skuteczność w transformacji jest nieco epifenomenalna w stosunku do jego roli w typowym litycznym cyklu życia wirusa. Zdolność transformacyjną MTag można wyeliminować przez mutacje usuwające kotwicę błonową i zmniejszyć lub wyeliminować przez mutacje w ufosforylowanych tyrozynach i regionie bogatym w prolinę.
Użyj w badaniach
Ze względu na swoją wysoką skuteczność jako onkowirus , szczególnie u noworodków lub myszy z niedoborem odporności, mysi poliomawirus służył jako produktywny mechanizm modelowania nowotworzenia . Ponieważ większość tej wydajności wynika z MTag, samo białko było również szeroko stosowane do indukowania nowotworów w modelach zwierzęcych. Transgenicznie eksprymowany MTag jest stosowany w szeroko badanym mysim modelu raka piersi MMTV-PyMT .