Флавивирус 3 UTR - Flavivirus 3 UTR - Wikipedia

Флавивирус 3 'UTR находятся непереведенные регионы в геноме вирусов рода Флавивирус.

Фон

В Флавивирус позитивно ориентированный, одноцепочечный РНК геном имеет длину 10,000 - 11,000 базы. Род включает человека патогены подобно Вирус Зика, Вирус Западного Нила, Вирус денге, Вирус желтой лихорадки и другие.[1]

3'-UTR имеет длину от 400 до 700 нуклеотидов.[2] Известно, что его вторичная структура РНК необходима для репликации вируса во время инфекции. В отличие от структурно законсервированных 5 'UTR флавивирусов отдельные структурные элементы различаются у разных вирусов, что связано с адаптацией хозяина. Таким образом, флавивирусы подразделяются на четыре различные группы: флавивирусы, переносимые комарами (MBFV), клещевые флавивирусы (TBFV), специфичные для насекомых флавивирусы (ISFV) и вирусы без известного вектора (NKV).[3][4]

Во всех группах три элемента вторичной структуры РНК консервативны в пределах 3 'UTR: гантельный элемент (DB), цис-действующий элемент репликации (CRE) и элементы РНК, устойчивые к экзорибонуклеазам (xrRNA). Кроме того, уникальные элементы наблюдались и для определенных групп.

Субгеномная РНК флавивируса

3 'UTR флавивируса - а иногда даже небольшая часть 3' конца кодирующей области - также называется субгеномной РНК флавивируса (sfRNA).[5] Было показано, что sfRNA участвует во многих различных путях, которые включают оба, защита хозяев и вирусная инфекция.[6][7][8] SfRNA продуцируется неполной деградацией вирусного генома клеткой-хозяином (через XRN1 ).[9] Локальные вторичные структуры РНК (элементы xrRNA) в 3 'UTR и дальнодействующие взаимодействия РНК-РНК между 5' UTR и 3 'UTR флавивирусов останавливают XRN1 и вызывают непереваренный фрагмент генома.

xrRNA элемент

Элементы РНК, устойчивые к экзорибонуклеазе (xrRNA), описаны во всех группах флавивирусов. Обычно каждый вирус несет две xrRNA, xrRNA1 и xrRNA2, в начале 3 'UTR.[10] Образование этих стволовых петель, особенно xrRNA1, жизненно важно для обеспечения устойчивости к активности XRN1.[11] Y-образная ножка-петля также называется SL II и SL IV соответственно. Для того, чтобы функционировать как xrRNA, также необходима нижележащая последовательность, так как область верхней петли образует псевдоузел (PK) с одноцепочечной областью непосредственно после соответствующей шпильки. У некоторых видов область ниже по течению также образует небольшую шпильку. В таких случаях взаимодействия PK происходят между двумя участками петли. Консервативное образование этих структур наблюдали в клетках млекопитающих, но не в клетках комаров, что позволяет предположить, что эта область выполняет различные функции у разных хозяев.[12][13] В вирусах растений также наблюдались элементы xrRNA, демонстрирующие некоторое сходство с xrRNA флавивирусов.[14][15] Однако xrRNA вируса растений и xrRNA флавивирусов различимы по лежащим в их основе трехмерным складкам.[16]

Элемент гантели

Элемент гантели (DB) важен для синтеза вирусной РНК.[17] Посредством образования дополнительных псевдоузлов области петель DB соединяются с комплементарным мотивом дальше по ходу от соответствующего элемента DB.[18][19] Элементы DB также содержат консервативные последовательности (CS) и повторяющиеся консервативные последовательности (RCS).[20] Кроме того, элементы DB также играют роль в вирусной трансляции, поскольку удаление обоих элементов снижает уровни вирусной трансляции.[21][22]

Структура CRE

Структура цис-действующего элемента репликации (CRE) структурно консервативна среди известных флавивирусов. Он состоит из маленькой шпильки (sHP) и большего конструктивного элемента (3'SL). Показано, что мутации sHP смертельны для вируса денге в клетках комаров.[23] CRE принимает активное участие во взаимодействии 5'-3 'UTR флавивирусов.[24] Области sHP взаимодействуют с элементом SLB и cHP в 5 'UTR, тогда как 3'SL содержит последовательность, которая может взаимодействовать с SLB, чтобы дополнительно стабилизировать это дальнодействующее взаимодействие РНК-РНК.

Повторяющиеся элементы

В ISFV структурное выравнивание 3 'UTR выявило, что многие виды содержат от трех до четырех повторов двух высококонсервативных элементов, названных Ra и Rb.[25][26] Эти элементы показывают вариабельные области петель и низкую консервативность последовательности в элементе Ra. Однако сильная консервация структуры и наличие множества копий могут указывать на возможную функциональную важность этих элементов.[26]

Шпилька короткая SL6

В различных исследованиях короткая стеблевая петля, названная SL6, наблюдалась по крайней мере у TBEV, LGTV и OHFV.[27][28] SL6 демонстрирует высокую гетерогенность среди различных клещевых флавивирусов, но является структурно консервативным, поддерживаемым множественной ковариацией.[26]

Рекомендации

  1. ^ «Международный комитет по таксономии вирусов (ICTV)». talk.ictvonline.org. Получено 2020-08-14.
  2. ^ Ng, Wy; Сото-Акоста, Рубен; Брэдрик, Шелтон; Гарсия-Бланко, Мариано; Ooi, Eng (06.06.2017). "5 'и 3' Нетранслируемые области флавивирусного генома". Вирусы. 9 (6): 137. Дои:10.3390 / v9060137. ISSN  1999-4915. ЧВК  5490814. PMID  28587300.
  3. ^ Куно, Горо; Chang, Gwong-Jen J .; Цучия, К. Ричард; Карабацос, Ник; Кропп, К. Брюс (1998-01-01). «Филогения рода Flavivirus». Журнал вирусологии. 72 (1): 73–83. Дои:10.1128 / JVI.72.1.73-83.1998. ISSN  1098-5514. ЧВК  109351. PMID  9420202.
  4. ^ Гаунт, Майкл У .; Sall, Amadou A .; Lamballerie, Ксавье де; Falconar, Andrew K. I .; Дживанян, Татьяна И .; Гулд, Эрнест А. (2001-08-01). «Филогенетические отношения флавивирусов коррелируют с их эпидемиологией, ассоциацией болезней и биогеографией». Журнал общей вирусологии. 82 (8): 1867–1876. Дои:10.1099/0022-1317-82-8-1867. ISSN  0022-1317. PMID  11457992.
  5. ^ Биде, Кателл; Гарсия-Бланко, Мариано А. (01.09.2014). «Флавивирусные РНК: оружие и мишени в войне между вирусом и хозяином». Биохимический журнал. 462 (2): 215–230. Дои:10.1042 / BJ20140456. ISSN  0264-6021. PMID  25102029.
  6. ^ Чанг, Руэй-И; Сюй, Та-Вэнь; Чен, Йен-Линь; Лю, Шу-Фань; Цай, Йи-Джер; Линь Юнь-Тонг; Чен И-Шиуань; Фань И-Синь (01.09.2013). «Некодирующая РНК вируса японского энцефалита ингибирует активацию интерферона, блокируя ядерную транслокацию регуляторного фактора 3 интерферона». Ветеринарная микробиология. 166 (1–2): 11–21. Дои:10.1016 / j.vetmic.2013.04.026. PMID  23755934.
  7. ^ Moon, S.L .; Андерсон, Дж. Р .; Kumagai, Y .; Wilusz, C.J .; Акира, С .; Хромых, А. А .; Вилуш, Дж. (2012-11-01). «Некодирующая РНК, продуцируемая флавивирусами, переносимыми членистоногими, ингибирует клеточную экзорибонуклеазу XRN1 и изменяет стабильность мРНК хозяина». РНК. 18 (11): 2029–2040. Дои:10.1261 / rna.034330.112. ISSN  1355-8382. ЧВК  3479393. PMID  23006624.
  8. ^ Clarke, B.D .; Roby, J.A .; Слончак, А .; Хромых, А.А. (2015-08-01). «Функциональные некодирующие РНК, полученные из нетранслируемой 3'-области флавивируса». Вирусные исследования. 206: 53–61. Дои:10.1016 / j.virusres.2015.01.026. PMID  25660582.
  9. ^ Chapman, E. G .; Костантино, Д. А .; Rabe, J. L .; Moon, S.L .; Wilusz, J .; Nix, J.C .; Кифт, Дж. С. (18 апреля 2014 г.). «Структурные основы продукции патогенных субгеномных флавивирусных РНК (sfRNA)». Наука. 344 (6181): 307–310. Дои:10.1126 / science.1250897. ISSN  0036-8075. ЧВК  4163914. PMID  24744377.
  10. ^ Pijlman, Gorben P .; Функ, Аннеке; Кондратьева Наташа; Люнг, Джейсон; Торрес, Шесси; ван дер Аа, Лике; Лю, Вэнь Цзюнь; Palmenberg, Ann C .; Ши, Пей-Юн; Холл, Рой А.; Хромых, Александр А. (2008-12-11). «Высокоструктурированная, устойчивая к нуклеазам, некодирующая РНК, продуцируемая флавивирусами, необходима для патогенности». Клеточный хозяин и микроб. 4 (6): 579–591. Дои:10.1016 / j.chom.2008.10.007. ISSN  1934-6069. PMID  19064258.
  11. ^ Луна, Стефани Л .; Андерсон, Джон Р .; Кумагаи, Ютаро; Wilusz, Кэрол Дж .; Акира, Шизуо; Хромых, Александр А .; Вилуш, Джеффри (2012-11-01). «Некодирующая РНК, продуцируемая флавивирусами, переносимыми членистоногими, ингибирует клеточную экзорибонуклеазу XRN1 и изменяет стабильность мРНК хозяина». РНК (Нью-Йорк, Нью-Йорк). 18 (11): 2029–2040. Дои:10.1261 / rna.034330.112. ISSN  1469-9001. ЧВК  3479393. PMID  23006624.
  12. ^ Виллордо, Серджио М .; Filomatori, Claudia V .; Санчес-Варгас, Ирма; Блэр, Кэрол Д .; Гамарник, Андреа В. (30.01.2015). Надь, Питер Д. (ред.). «Специализация структуры РНК вируса денге способствует адаптации хозяина». Патогены PLOS. 11 (1): e1004604. Дои:10.1371 / journal.ppat.1004604. ISSN  1553-7374. ЧВК  4311971. PMID  25635835.
  13. ^ Нг, Вай Чинг; Сото-Акоста, Рубен; Bradrick, Shelton S .; Гарсия-Бланко, Мариано А .; Ooi, Eng Eong (06.06.2017). «5 'и 3' нетранслируемые области флавивирусного генома». Вирусы. 9 (6): 137. Дои:10.3390 / v9060137. ISSN  1999-4915. ЧВК  5490814. PMID  28587300.
  14. ^ Ивакава, Хиро-оки; Мизумото, Хироюки; Нагано, Хидеаки; Имото, Юка; Такигава, Кадзума; Сараваниярук, Сирирук; Кайдо, Масанори; Мисе, Казуюки; Окуно, Тетсуро (2008-10-15). «Вирусная некодирующая РНК, созданная с помощью цис-опосредованной защиты от распада 5 '→ 3' РНК, репрессирует как Cap-независимую, так и Cap-зависимую трансляцию». Журнал вирусологии. 82 (20): 10162–10174. Дои:10.1128 / JVI.01027-08. ISSN  0022-538X. ЧВК  2566255. PMID  18701589.
  15. ^ Штекельберг, Анна-Лена; Акияма, Бенджамин М .; Константино, Дэвид А .; Сидеть, Тим Л .; Nix, Jay C .; Кифт, Джеффри С. (19.06.2018). «Сложенная вирусная некодирующая РНК блокирует экзорибонуклеазы клетки-хозяина посредством конформационно динамической структуры РНК». Труды Национальной академии наук. 115 (25): 6404–6409. Дои:10.1073 / pnas.1802429115. ISSN  0027-8424. ЧВК  6016793. PMID  29866852.
  16. ^ Штекельберг, Анна-Лена; Висенс, Квентин; Константино, Дэвид А .; Nix, Jay C .; Кифт, Джеффри С. (01.05.2020). «Кристаллическая структура РНК, устойчивой к экзорибонуклеазам полеровируса, показывает, как различные последовательности интегрированы в консервативную складку». Дои:10.1101/2020.04.30.070631. S2CID  218530297. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  17. ^ Штуба-Солинская, Иоанна; Терамото, Тадахиса; Рауш, Джейсон У .; Шапиро, Брюс А .; Падманабхан, Радхакришнан; Ле Грис, Стюарт Ф. Дж. (1 мая 2013 г.). «Структурная сложность нетранслируемых областей вируса Денге: цис-действующие мотивы РНК и взаимодействия псевдоузлов, модулирующие функциональность вирусного генома». Исследования нуклеиновых кислот. 41 (9): 5075–5089. Дои:10.1093 / nar / gkt203. ISSN  1362-4962. ЧВК  3643606. PMID  23531545.
  18. ^ Shi, P. Y .; Бринтон, М. А .; Veal, J.M .; Zhong, Y. Y .; Уилсон, В. Д. (1996-04-02). «Доказательства существования структуры псевдоузла на 3'-конце геномной РНК флавивируса». Биохимия. 35 (13): 4222–4230. Дои:10.1021 / bi952398v. ISSN  0006-2960. PMID  8672458.
  19. ^ Olsthoorn, R.C .; Бол, Дж. Ф. (2001-10-01). «Сравнение последовательностей и анализ вторичной структуры 3 'некодирующей области геномов флавивирусов выявляют множественные псевдоузлы». РНК (Нью-Йорк, Нью-Йорк). 7 (10): 1370–1377. ISSN  1355-8382. ЧВК  1370180. PMID  11680841.
  20. ^ Hahn, C. S .; Hahn, Y. S .; Rice, C.M .; Lee, E .; Dalgarno, L .; Штраус, Э. Г .; Штраус, Дж. Х. (1987-11-05). «Консервативные элементы в 3'-нетранслируемой области РНК флавивирусов и потенциальные последовательности циклизации». Журнал молекулярной биологии. 198 (1): 33–41. Дои:10.1016/0022-2836(87)90455-4. ISSN  0022-2836. PMID  2828633.
  21. ^ Romero, T. A .; Tumban, E .; Jun, J .; Lott, W. B .; Хэнли, К. А. (01.11.2006). «Вторичная структура 3 'нетранслируемой области вируса денге типа 4: влияние делеционных и замещающих мутаций». Журнал общей вирусологии. 87 (11): 3291–3296. Дои:10.1099 / vir.0.82182-0. ISSN  0022-1317. PMID  17030863.
  22. ^ Манзано, Марк; Reichert, Erin D .; Поло, Стефани; Фалгаут, Барри; Каспшак, Войцех; Шапиро, Брюс А .; Падманабхан, Радхакришнан (24.06.2011). «Идентификация цис-действующих элементов в 3'-нетранслируемой области РНК вируса денге 2 типа, которые модулируют трансляцию и репликацию». Журнал биологической химии. 286 (25): 22521–22534. Дои:10.1074 / jbc.M111.234302. ISSN  0021-9258. ЧВК  3121397. PMID  21515677.
  23. ^ Виллордо, Серджио М .; Гамарник, Андреа В. (2013-08-01). «Дифференциальная последовательность РНК, необходимая для репликации вируса денге в клетках комаров и млекопитающих». Журнал вирусологии. 87 (16): 9365–9372. Дои:10.1128 / JVI.00567-13. ISSN  1098-5514. ЧВК  3754043. PMID  23760236.
  24. ^ Фернандес-Санлес, Альба; Риос-Марко, Пабло; Ромеро-Лопес, Кристина; Берзал-Эрранц, Альфредо (3 апреля 2017 г.). «Функциональная информация, хранящаяся в консервативных доменах структурной РНК геномов флавивирусов». Границы микробиологии. 8. Дои:10.3389 / fmicb.2017.00546. ISSN  1664-302X. ЧВК  5376627. PMID  28421048.
  25. ^ Хосино, Кейта; Исава, Харухико; Цуда, Йошио; Яно, Кадзухико; Сасаки, Тошинори; Юда, Масао; Такасаки, Томохико; Кобаяси, Муцуо; Савабэ, Киоко (01.03.2007). «Генетическая характеристика нового флавивируса насекомых, выделенного из комара Culex pipiens в Японии». Вирусология. 359 (2): 405–414. Дои:10.1016 / j.virol.2006.09.039. PMID  17070886.
  26. ^ а б c Оксенрайтер, Роман; Хофакер, Иво; Вольфингер, Майкл (24 марта 2019 г.). «Функциональные структуры РНК в 3'UTR клещевых, специфичных для насекомых и неизвестных векторных флавивирусов». Вирусы. 11 (3): 298. Дои:10.3390 / v11030298. ISSN  1999-4915. ЧВК  6466055. PMID  30909641.
  27. ^ Грицун, Т.С.; Гулд, Э.А. (2006), «Происхождение и эволюция 3'Utr флавивирусов: длинные прямые повторы как основа для образования вторичных структур и их значение для передачи вирусов», Достижения в вирусных исследованиях, Эльзевьер, 69: 203–248, Дои:10.1016 / s0065-3527 (06) 69005-2, ISBN  978-0-12-373712-0, PMID  17222695, получено 2020-08-27
  28. ^ Грицун, Дмитрий Ж .; Джонс, Ян М .; Гулд, Эрнест А .; Грицун, Тамара С. (19.03.2014). Донлин, Морин Дж. (Ред.). «Молекулярная археология нетранслируемых областей Flaviviridae: дублированные структуры РНК в усилителе репликации флавивирусов и пестивирусов, возникшие в результате конвергентной эволюции». PLOS ONE. 9 (3): e92056. Дои:10.1371 / journal.pone.0092056. ISSN  1932-6203. ЧВК  3960163. PMID  24647143.