Mały antygen nowotworowy
Mały antygen nowotworowy (zwany także małym antygenem T i w skrócie STag lub ST ) jest białkiem kodowanym w genomach poliomawirusów , które są małymi wirusami o podwójnej nici DNA . STag ulega ekspresji na wczesnym etapie cyklu zakaźnego i zwykle nie jest niezbędny do proliferacji wirusa, chociaż w większości poliomawirusów poprawia wydajność replikacji. Białko STag jest wyrażane z genu, który nakłada się na duży antygen nowotworowy (LTag) tak, że te dwa białka dzielą N-końcową domenę podobną do DnaJ , ale mają odrębne regiony C-końcowe. Wiadomo, że STag oddziałuje z komórki gospodarza , w szczególności z fosfatazą białkową 2A (PP2A), i może aktywować ekspresję białek komórkowych związanych z przejściem cyklu komórkowego do fazy S. W niektórych poliomawirusach – takich jak dobrze zbadany SV40 , który natywnie infekuje małpy – STag nie jest w stanie wywołać transformacji nowotworowej w komórce gospodarza samodzielnie, ale jego obecność może zwiększyć wydajność transformacji LTag. W innych poliomawirusach, takich jak poliomawirus komórek Merkla , który powoduje raka komórek Merkla u ludzi, STag wydaje się być ważny dla replikacji i sam w sobie jest onkoproteiną .
Struktura i ekspresja
Geny zarówno małego, jak i dużego antygenu nowotworowego są kodowane we „wczesnym regionie” genomu poliomawirusa, nazwany tak, ponieważ ten region genomu ulega ekspresji na wczesnym etapie procesu zakaźnego. („Późny region” zawiera geny kodujące wirusowe białka kapsydu .) Wczesny region zazwyczaj zawiera co najmniej dwa geny i jest transkrybowany jako pojedynczy matrycowy RNA przetwarzany przez alternatywny splicing . Gen LTag jest zwykle kodowany w dwóch egzonach , z których pierwszy pokrywa się z genem dla STag (a czasami również z innymi antygenami nowotworowymi, takimi jak środkowy antygen mysiego poliomawirusa ). Białka STag poliomawirusa mają zwykle długość około 170-200 reszt i składają się z dwóch odrębnych regionów w wyniku tego kodowania genetycznego. STag i LTag mają wspólną domenę N-końcową zwaną domeną J, która ma długość około 80-90 reszt, jest homologiczna do białek DnaJ i działa jako molekularny chaperon .
C-końcowa część białka STag różni się od LTag, ale ma dodatkowe około 100 reszt ze środkowym antygenem guza w tych wirusach, które je wyrażają, takich jak mysi poliomawirus . Region C-końcowy STag zawiera fosfatazę białkową 2A , a następnie w poliomawirusach ssaków region wiążący jony metali na C-końcu z konserwatywnymi motywami sekwencji zawierającymi cysteinę . Uważa się, że wiążą one cynk w SV40 STag i nadają lepszą stabilność białka , ale w poliomawirusie komórek Merkla STag doniesiono, że wiążą klastry żelazowo-siarkowe . Wśród poliomawirusów infekujących ptaki – sklasyfikowanych w rodzaju Gammapolyomavirus – nie występują konserwatywne cysteiny charakteryzujące te regiony wiążące metale i nie ma wykrywalnej homologii sekwencji pomiędzy ptasimi i ssaczymi C-końcami STag.
Funkcjonować
Dokładna rola funkcjonalna STag różni się w zależności od poliomawirusa. W wirusach SV40 i JC STag nie jest wymagany do proliferacji wirusa, ale poprawia wydajność. W SV40 STag odgrywa podobną rolę w transformacji komórkowej. w poliomawirusie komórek Merkla odgrywa on znaczącą rolę w onkogenezie , funkcji wykonywanej głównie przez LTag w innych poliomawirusach. Tam, gdzie scharakteryzowano subkomórkową lokalizację antygenów nowotworowych , STag zwykle znajduje się w cytoplazmie .
Replikacja wirusa
W większości dobrze zbadanych poliomawirusów STag poprawia efektywność proliferacji wirusa, ale nie jest niezbędny . Wydaje się, że STag SV40 i mysiego poliomawirusa odgrywają rolę w promowaniu ekspresji genów w komórkach gospodarza pod kontrolą pewnych typów promotorów . W tej funkcji pośredniczy domena J, prawdopodobnie pośrednio, ponieważ STag nie ma własnej zdolności wiązania DNA . Zarówno STag, jak i LTag oddziałują poprzez swoje domeny J z Hsc70 , zwiększając jego aktywność ATPazy .
Wpływ na cykl komórkowy
Ponieważ replikacja genomu poliomawirusa opiera się na maszynerii replikacji DNA komórki gospodarza, komórka musi znajdować się w fazie S (część cyklu komórkowego, w której genom komórki gospodarza jest normalnie replikowany), aby zapewnić niezbędną maszynerię molekularną dla wirusowego DNA replikacja. Białka wirusowe sprzyjają zatem rozregulowaniu cyklu komórkowego i wejściu w fazę S. Ta funkcja jest zwykle zapewniana głównie przez LTag poprzez jego interakcje z białkiem retinoblastoma i p53 .
STag bierze udział w tym procesie poprzez interakcję z fosfatazą białkową 2A (PP2A). Aktywna forma PP2A składa się z zestawu heterotrimeru trzech podjednostek. Krystalografia rentgenowska kompleksu białkowego STag-PP2A wykazuje, że STag zastępuje jedną podjednostkę w kompleksie, inaktywując ją w ten sposób.
Transformacja komórkowa
Niektóre poliomawirusy, ale nie wszystkie, są onkowirusami zdolnymi do indukowania transformacji nowotworowej w niektórych komórkach. W onkogennych poliomawirusach antygeny nowotworowe są odpowiedzialne za aktywność transformacyjną, chociaż dokładne mechanizmy molekularne różnią się w zależności od wirusa. STag zwykle nie jest w stanie samodzielnie wywołać tych efektów, ale zwiększa efektywność transformacji lub czasami jest wymaganym składnikiem oprócz LTag. W większości poliomawirusów wpływ STag na transformację odbywa się za pośrednictwem jego interakcji z PP2A.
Odrębne funkcje w poliomawirusie komórek Merkla
Poliomawirus komórek Merkla (MCPyV) jest wirusem przyczynowo związanym z rzadkim i agresywnym rakiem skóry zwanym rakiem z komórek Merkla . Często stwierdza się, że materiał genetyczny MCPyV jest zintegrowany z genomem komórki nowotworowej, zwykle z mutacjami w genach antygenu nowotworowego, które znoszą aktywność helikazy LTag, która jest wymagana do normalnej replikacji wirusa. W MCPyV STag, a nie LTag, jest głównym onkoproteiną , występuje w rakach komórek Merkla częściej niż LTag, jest wymagany do wzrostu guza i ma dodatkowe efekty protransformacyjne, niezależne od jego aktywności wiązania PP2A. Uważa się, że MCPyV STag indukuje rozregulowanie translacji zależnej od czapeczki poprzez promowanie fosforylacji eukariotycznego czynnika inicjacji translacji 4E-BP1 . Badania in vivo na modelach zwierzęcych gryzoni sugerują, że sam MCPyV STag może wystarczyć do napędzania transformacji.