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群特異性抗原

群特異性抗原（英語：Group-specific antigen，縮寫：Gag）是包含逆轉錄病毒目（花椰菜病毒科除外）核心結構蛋白的多聚蛋白質。之所以這樣命名，是因為科學家曾經認為它具有抗原性。現在知道是它構成了內殼，而不是暴露在外面的外殼。它構成了病毒構象的所有結構單元，並為成熟的病毒粒子提供支持框架。

群特異性抗原（Gag）
標識
生物 HIV-1 M:B_HXB2R
符號 gag
UniProt P04591
其他數據

所有正逆轉錄病毒Gag蛋白都被蛋白酶加工成MA（基質）、CA（衣殼）、NC（核衣殼）部分，有時甚至更多。[1]如果Gag無法切割成其亞基，則病毒體無法成熟並保持無感染性。

它包含部分Gag-onc融合蛋白。

在HIV里的Gag

 
HIV-1 Gag蛋白homo18-mer
 
HIV-1的RNA基因組結構中的Gag蛋白

編號系統

HIV基因組是根據HIV-1 M組B亞型參考毒株HXB2進行編號的。[2]

轉錄和mRNA加工

病毒進入靶細胞後，病毒基因組被整合到宿主細胞的染色質中。接著，RNA聚合酶II轉錄9181核苷酸全長病毒RNA。HIV Gag蛋白由HIV Gag基因編碼，HXB2核苷酸790-2292。[2]

MA（基質，Matrix protein）

HIV p17基質蛋白（MA）是一種17kDa的蛋白質，由132個胺基酸組成，包含Gag多聚蛋白質的N末端。它負責通過其高鹼性區域（HBR）與磷脂醯肌醇二磷酸（PI(4,5)P2）產生相互作用，將Gag多聚蛋白質靶向細胞膜。[3]HIV MA還與組裝病毒中的HIV跨膜糖蛋白Gp41接觸。的確，它可能在將包膜糖蛋白募集到病毒出芽位點方面發揮關鍵作用。[來源請求]

一旦Gag在核糖體上被翻譯，Gag多聚蛋白質就會被N-肉豆蔻醯轉移酶1在其N末端甘氨酸殘基上進行豆蔻醯化。這是細胞膜靶向的關鍵修改。在膜未結合形式中，MA肉豆蔻醯脂肪酸尾被隔離在MA蛋白核心的疏水口袋中。[3]

MA HBR對細胞膜PI(4,5)P2的識別激活了「肉豆蔻醯開關」，其中肉豆蔻醯基從MA疏水口袋中擠出並嵌入細胞膜中。[3]與肉豆蔻醯開關激活平行（或可能伴隨），PI(4,5)P2的花生四烯酸部分從細胞膜中提取並結合在MA表面的通道中（這與之前被MA肉豆蔻醯基團占據的通道不同）。[3]

然後，HIV Gag通過三種相互作用緊密結合到膜表面：

  1. 在MA HBR和PI(4,5)P2磷酸肌醇之間，
  2. 在MA擠出的肉豆蔻醯尾和細胞膜的疏水內部之間，
  3. 在PI(4,5)P2花生四烯酸部分和沿著MA表面的疏水通道之間。[來源請求]

CA（衣殼，Capsid）

P24衣殼蛋白（CA）是一種24kDa的蛋白質，融合到未加工的HIV Gag多聚蛋白質中MA的C末端。病毒成熟後，CA會形成病毒衣殼。CA有兩個公認的結構域，即C端結構域（C-terminal domain）和N端結構域（N-terminal domain）。CA C端結構域和N端結構域在HIV出芽和衣殼結構中具有不同的作用。[來源請求]

當使用西方墨點法檢測HIV感染時，p24是測試的三種主要蛋白質之一，另外還有Gp120和Gp41。

雖然MA、IN、VPR和cPPT之前曾被認為是影響HIV靶向非分裂細胞能力的因素，但CA已被證明是非分裂細胞中逆轉錄病毒感染性的主要決定因素，這對於幫助避免基因治療中的慢病毒載體的插入式突變。[4]

SP1（間隔肽1，Spacer peptide 1）

間隔肽1（SP1）是一種介於CA和NC之間的14胺基酸多肽。CA-SP1連接處的切割是病毒成熟的最後一步，它允許CA凝結成病毒衣殼。SP1在溶液中是非結構化的，但在極性較低的溶劑或高多肽濃度下，它變成α螺旋結構。[5]在科學研究中，CA（24kDa）的蛋白質印跡可以通過25kDa條帶（未切割的CA-SP1）的高相對存在來指示成熟缺陷。SP1在HIV粒子組裝中起著關鍵作用，[5]儘管其作用的確切性質和SP1結構動力學的生理相關性尚不清楚。

NC（核衣殼，Necleocapsid）

HIV核衣殼蛋白（NC）是Gag多聚蛋白質中的7kDa鋅指蛋白，在病毒成熟後形成病毒核衣殼。NC將全長病毒基因組RNA募集到新生病毒顆粒中。[來源請求]

SP2（間隔肽2，Spacer peptide 2）

間隔肽2（SP2）是一種功能未知的16胺基酸多肽，可分隔Gag蛋白NC和p6。

P6

HIV P6是位於Gag多聚蛋白質C端的6kDa多肽。[6]它募集細胞蛋白腫瘤易感基因101（運輸所需的內體分選複合物-1的一個組成部分）和ALIX蛋白以啟動病毒顆粒從細胞膜出芽。P6在成熟病毒中沒有已知功能。[來源請求]

在內源性逆轉錄病毒中

人內源性逆轉錄病毒K和人內源性逆轉錄病毒W拷貝里都攜帶廣泛表達的Gag基因，這些基因通常都是受損的。推測它們與多發性硬化症和其他神經系統疾病有關的歷史由來已久。[7]

在其他病毒中

泡沫病毒Gag蛋白
鑑定
標誌Gag_spuma
PfamPF03276（舊版）
InterPro（英語：InterPro）IPR004957

泡沫逆轉錄病毒亞科（例如UniProt P14349）和轉座病毒科（例如UniProt Q86TG7）的Gag基因只有一個可識別的核殼部分。 它還缺少豆蔻醯化序列。[8]

泡沫逆轉錄病毒Gag與正逆轉錄病毒Gag相關，經結構研究表明，N端結構域的一部分與典型的衣殼蛋白具有功能和結構同源性。[9]泡沫逆轉錄病毒Gag不像正逆轉錄病毒Gag那樣處理， 只需要在C端進行微小的3kDa切割，其他切割位點通常效率低下。[10]

轉座病毒Gag也是已知具有結構上同源的衣殼蛋白。每個衣殼由540種蛋白質組裝而成。與正逆轉錄病毒CA蛋白不同，它不需要顯著成熟。[11]動物活性調節的細胞骨架相關蛋白（ARC）基因是從轉座病毒屬Gag中重新利用的。[12]該基因負責在神經細胞之間轉運mRNA，這是神經可塑性的關鍵部分。它獨立出現在四足動物和果蠅中。[13]

花椰菜病毒科成員很少對其包含衣殼的ORF進行Gag分配，但CP-PRO-POL布局確實顯示了與規範的Gag-Pol設置的類比。這些部分是否粘在一起形成多聚蛋白質取決於花椰菜病毒科的屬。[來源請求]

參見

參考文獻

  1. ^ Coffin JM, Hughes SH, Varmus HE. Genetic Organization. Retroviruses. Cold Spring Harbor Laboratory Press. 1997 [2022-12-12]. （原始內容存檔於2021-03-08） （英語）. 
  2. ^ 2.0 2.1 Landmarks of the HIV genome. Los Alamos National Laboratory. [2013-11-04]. （原始內容存檔於2023-05-12）. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 Lalonde MS, Sundquist WI. How HIV finds the door. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. November 2012, 109 (46): 18631–2. Bibcode:2012PNAS..10918631L. PMC 3503163  . PMID 23118338. doi:10.1073/pnas.1215940109  . 
  4. ^ Yamashita M, Emerman M. Capsid Is a Dominant Determinant of Retrovirus Infectivity in Nondividing Cells. Journal of Virology. June 2004, 78 (11): 5670–5678. PMC 415837  . PMID 15140964. doi:10.1128/JVI.78.11.5670-5678.2004. 
  5. ^ 5.0 5.1 Datta SA, Temeselew LG, Crist RM, Soheilian F, Kamata A, Mirro J, et al. On the role of the SP1 domain in HIV-1 particle assembly: a molecular switch?. Journal of Virology. May 2011, 85 (9): 4111–21. PMC 3126284  . PMID 21325421. doi:10.1128/JVI.00006-11. 
  6. ^ Solbak SM, Reksten TR, Hahn F, Wray V, Henklein P, Henklein P, et al. HIV-1 p6 - a structured to flexible multifunctional membrane-interacting protein. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes (Elsevier BV). February 2013, 1828 (2): 816–23. PMID 23174350. doi:10.1016/j.bbamem.2012.11.010  . 
  7. ^ Antony JM, Deslauriers AM, Bhat RK, Ellestad KK, Power C. Human endogenous retroviruses and multiple sclerosis: innocent bystanders or disease determinants? (PDF). Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease. February 2011, 1812 (2): 162–76 [2022-12-14]. PMC 7172332  . PMID 20696240. doi:10.1016/j.bbadis.2010.07.016. （原始內容存檔 (PDF)於2022-12-14）. 
  8. ^ Touret F, Guiguen F, Greenland T, Terzian C. In between: gypsy in Drosophila melanogaster reveals new insights into endogenous retrovirus evolution. Viruses. December 2014, 6 (12): 4914–25. PMC 4276936  . PMID 25502325. doi:10.3390/v6124914  . 
  9. ^ Ball NJ, Nicastro G, Dutta M, Pollard DJ, Goldstone DC, Sanz-Ramos M, et al. Structure of a Spumaretrovirus Gag Central Domain Reveals an Ancient Retroviral Capsid. PLOS Pathogens. November 2016, 12 (11): e1005981. PMC 5102385  . PMID 27829070. doi:10.1371/journal.ppat.1005981  . 
  10. ^ Müllers E. The foamy virus Gag proteins: what makes them different?. Viruses. March 2013, 5 (4): 1023–41. PMC 3705263  . PMID 23531622. doi:10.3390/v5041023  . 
  11. ^ Dodonova SO, Prinz S, Bilanchone V, Sandmeyer S, Briggs JA. Structure of the Ty3/Gypsy retrotransposon capsid and the evolution of retroviruses. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. May 2019, 116 (20): 10048–10057. PMC 6525542  . PMID 31036670. doi:10.1073/pnas.1900931116  . 
  12. ^ Cottee MA, Letham SC, Young GR, Stoye JP, Taylor IA. Drosophila melanogaster ARC1 reveals a repurposed molecule with characteristics of retroviral Gag. Science Advances. January 2020, 6 (1): eaay6354. PMC 6938703  . PMID 31911950. doi:10.1126/sciadv.aay6354  . 
  13. ^ Parrish NF, Tomonaga K. A Viral (Arc)hive for Metazoan Memory. Cell. January 2018, 172 (1–2): 8–10. PMID 29328922. doi:10.1016/j.cell.2017.12.029  . 

外部連結

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