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| アポベック3G | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| エイリアス | APOBEC3G、A3G、ARCD、ARP-9、ARP9、CEM-15、CEM15、MDS019、bK150C2.7、dJ494G10.1、アポリポタンパク質 B mRNA 編集酵素触媒サブユニット 3G | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 外部ID | オミム：607113; MGI : 1933111;ホモロジーン: 128348;ジーンカード：APOBEC3G; OMA :APOBEC3G - オルソログ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| ウィキデータ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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APOBEC3G（アポリポタンパク質B mRNA編集酵素、触媒サブユニット3G）は、APOBECスーパーファミリータンパク質に属するAPOBEC3G遺伝子によってコードされるヒト酵素である。[4]このタンパク質ファミリーは、自然抗ウイルス免疫において重要な役割を果たすことが示唆されている。[5] APOBEC3Gは、一本鎖DNA基質中のシチジンからウリジンへの脱アミノ化を触媒するシチジンデアミナーゼファミリーに属する。[ 4] A3GのC末端ドメインは触媒活性を発揮し、いくつかのNMRおよび結晶構造が基質特異性と触媒活性を説明
APOBEC3Gは、適切な複製を阻害することで、レトロウイルス、特にHIVに対して自然抗レトロウイルス免疫活性を発揮します。しかし、 HIVなどのレンチウイルスは、この効果を打ち消すためにウイルス感染因子（Vif）タンパク質を進化させました。VifはAPOBEC3Gと相互作用し、プロテアソーム経路を介してAPOBEC3Gのユビキチン化と分解を引き起こします。 [14]一方、泡沫ウイルスは、APOBEC3Gの細胞質溶解性を損なうアクセサリタンパク質Bet（P89873）を生成します。[15] 2つの阻害方法は互いに異なりますが、生体内では互いに置き換えることができます。[16]
発見
これは、2002年にJarmuzら[17]によって、22番染色体上のタンパク質APOBEC3Aから3Gのファミリーのメンバーとして初めて同定され、後にウイルスアクセサリタンパク質Vifを欠くHIV-1の複製を制限できる細胞因子としても同定されました。その後すぐに、APOBEC3Gはシチジンデアミナーゼ APOBEC1との相同性によりグループ化されたタンパク質ファミリーに属することが示されました。
構造
APOBEC3Gは対称的な構造をしており、N末端（CD1）ドメインとC末端（CD2）ドメインの2つの相同触媒ドメインを有し、それぞれにZn2歳以上
配位部位である。[18]各ドメインには、シチジンデアミナーゼに典型的な His/Cys-X-Glu-X23–28-Pro-Cys-X2-Cys モチーフも存在する。しかし、典型的なシチジンデアミナーゼとは異なり、APOBEC3G は触媒ドメインの2 つのベータシートの間に、補因子結合部位となる可能性のあるユニークなアルファヘリックスを含んでいる。[19] (図 1)
CD2は触媒活性があり、脱アミノ化とモチーフ特異性に不可欠です。CD1は触媒的に不活性ですが、DNAとRNAへの結合に非常に重要であり、APOBEC3G脱アミノ化の5'->3'プロセシビティを定義する鍵となります。[20] CD2はCD1が存在しなければ脱アミノ化酵素活性を持ちません。[21]
天然のAPOBEC3Gはモノマー、ダイマー、トリマー、テトラマー、高次オリゴマーから構成されています。APOBEC3Gはダイマーとして機能すると考えられていますが、実際にはモノマーとオリゴマーの混合物として機能する可能性もあります。[20]
CD1内にあるD128アミノ酸残基（図1）は、APOBEC3GとVifの相互作用に特に重要であると思われる。これは、D128K点変異がVif依存的なAPOBEC3Gの枯渇を防ぐためである。 [22] [23]さらに、APOBEC3Gのアミノ酸128-130は、Vifとの相互作用とAPOBEC3G-Vif複合体の形成に重要な負に帯電したモチーフを形成する。さらに、残基124-127は、 APOBEC3GがHIV-1ウイルス粒子に包接され、その結果生じる抗レトロウイルス活性に重要である。[24]
作用機序
APOBEC3G は広く研究されており、HIV-1 の複製に悪影響を与えるいくつかのメカニズムが特定されています。
シチジン脱アミノ化と超変異
APOBEC3G および同ファミリーの他のタンパク質は、活性化誘導（シチジン）デアミナーゼ（AID）として作用することができる。APOBEC3G は、主に相補 DNA（cDNA）[14]として3'->5' 進行方式で発現される HIV DNA のマイナス鎖に多数のデオキシシチジンからデオキシウリジンへの変異を誘導することにより、逆転写を妨害する。 [25] APOBEC3G は APOBEC スーパーファミリーの一部であり、AID として機能するため、APOBEC3G がシチジン脱アミノ化に関与するメカニズムは、ヌクレオチドおよび亜鉛結合領域の周囲で APOBEC1 および AID と高い相同性があることが知られている大腸菌シチジン脱アミノ化酵素のメカニズムと類似している可能性がある。予測される脱アミノ化反応は、亜鉛配位酵素によるシチジンピリミジン環の 4 番目の位置への直接的な求核攻撃によって駆動される。水はプロトンとヒドロキシル基供与体の両方の供給源として必要である（図2）。[26] 4位での脱アミノ化（およびそれに伴う酸化）によりカルボニル基が生成され、シチジンからウリジンへの変化が生じる。
脱アミノ化活性は最終的にプロウイルスDNAの「ホットスポット」でのG→A高変異をもたらす。このような高変異は最終的にウイルスのコーディング能力と複製能力を破壊し、多くの非生存性ウイルス粒子を生み出す。[14] [27] APOBEC3Gは、その活性部位がレトロウイルスDNAを変異させられない程度に変異すると、抗ウイルス効果が大幅に弱まる。[28]当初は、APOBEC3Gを介した脱アミノ化は、変異残基に引き寄せられたDNA修復システムによって間接的にウイルスDNAの分解を引き起こすとも考えられていた。[29]しかし、ヒトAPOBEC3GはDNA修復酵素UNGおよびSMUG1とは独立してウイルスcDNAレベルを低下させるため、この説は否定されている。[30]
逆転写の妨害
APOBEC3Gは、DNA脱アミノ化とは無関係にHIV-1の逆転写を阻害する。tRNA 3Lysは通常、HIV-1プライマー結合部位に結合して逆転写を開始する。APOBEC3GはtRNA3Lysプライミングを阻害し、それによってウイルスssDNAの生成とウイルスの感染性に悪影響を及ぼす可能性がある。[29] APOBEC3GがウイルスRNAに結合して立体的変化を引き起こすことで、逆転写も悪影響を受けると予測されている。[18]
ウイルスDNAの統合の妨害
APOBEC3Gは、機能的触媒ドメインとデアミナーゼ活性に依存して、ウイルスDNAの宿主ゲノムへの組み込みを妨害する。Mbisaらは、APOBEC3GがDNAマイナス鎖からのプライマーtRNAの処理と除去を妨害し、その結果、異常なウイルス3'末端反復（LTR）DNA末端が生じることを発見した。これらのウイルスDNA末端は、組み込みとプラス鎖DNAの転移に非効率的な基質である。その結果、HIV-1プロウイルスの形成が阻害される。[25]
生物学的機能
HIVのカプシド化
APOBEC3G mRNAは、非許容細胞と呼ばれる特定の細胞で発現しており、これらの細胞では、VifがなければHIV-1は適切に感染して複製することができません。このような細胞には、生理学的に関連する一次CD4 Tリンパ球やマクロファージが含まれます。[32] APOBEC3GのHIV-1ウイルス粒子へのカプシド化は、APOBEC3Gの拡散と抗レトロウイルス活性の発揮に非常に重要です。APOBEC3Gのカプシド化は、少なくとも次の4つのメカニズムによって発生する可能性があります（図3）。1. APOBEC3Gの非特異的パッケージング2. APOBEC3Gと宿主RNAの相互作用3. APOBEC3GとウイルスRNAの相互作用4. APOBEC3GとHIV-1 Gagタンパク質の相互作用。後者の2つのメカニズムのみが広く支持されています。[31]
ウイルス粒子に組み込まれる量は、ウイルス粒子を産生する細胞内のAPOBEC3G発現レベルに依存する。XuらはPBMC細胞を用いた研究を行い、Vifが存在しない場合には7±4個のAPOBEC3G分子がウイルス粒子に組み込まれ、HIV-1複製を強力に阻害することを発見した。[33]
A3Gは外因性レトロウイルスの複製を阻止するだけでなく、ヒトの内因性レトロウイルスにも作用し、それらに同様の高頻度変異の痕跡を残します。[34] [35]
疾患の関連性
APOBEC3Gは非許容細胞内で発現し、HIV-1の複製と感染性に対する重要な阻害因子である。しかし、Vifはこの抗レトロウイルス因子を打ち消し、APOBEC3G活性の存在下で生存可能で感染性のあるHIV-1ウイルス粒子の生成を可能にする。[32] [36]特に、VifはAPOBEC3GのHIV-1ウイルス粒子への取り込みを防ぎ、他のすべてのHIV-1タンパク質とは独立した方法で酵素の破壊を促進する。[37]
APOBEC3Gは一般的にHIV-1に対して強力な抗ウイルス効果を示す重要なタンパク質として研究されてきたが、最近の研究ではAPOBEC3Gを介した変異がHIV-1の増殖を促進する可能性があることが解明されている。優先領域の脱アミノ化の数は1から多数まで変化し、おそらくAPOBEC3Gへの曝露時間に依存する。[27] さらに、細胞内APOBEC3G濃度とウイルスの過剰変異の程度の間には用量反応があることが示されている。[38] APOBEC3Gを介した変異を持つ一部のHIV-1プロウイルスは、APOBEC3Gホットスポットでの変異が少なすぎるため、または致死的にAPOBEC3Gに制限されたプロウイルスと生存可能なプロウイルスの間で組換えが起こったために、繁栄することが示されている。[39]このような亜致死的突然変異はHIV-1ウイルス集団の 遺伝的多様性の増大に寄与し、APOBEC3GがHIV-1の適応能力と増殖能力を高める可能性があることを示している。
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外部リンク
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