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Interferone

Interferon-induzierte Proteine: Die 2'-5'-Oligoadenylat-Synthetase (OAS)

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Abb.1
Dimer der 2'-5'-Oligoadenylat-Synthetase

2'-5'-Oligoadenylat-Synthetase des Wildschweins (Sus scrofa); Kette B als durchscheinendes Kalottenmodell (PDB-Code: 1PX5).

Die 2'-5'-Oligoadenylat-Synthetase (OAS), auch 2-5A-Synthetase genannt, gehört zu den wichtigsten Interferon-induzierbaren Proteinen der Zelle, die bei einem Virusbefall synthetisiert werden. Dieses Enzym reagiert auf die Anwesenheit von doppelsträngiger RNA (dsRNA), die normalerweise in einer Zelle nicht vorkommt.

Im Verlauf der Replikation von RNA-Viren entsteht dsRNA entweder als Endprodukt1) oder als Zwischenprodukt der RNA-Synthese bei RNA-Einzelstrang-Viren (ssRNA-Viren). Ähnlich wie bei der DNA-Replikation wird bei ssRNA-Viren ein Strang der viralen RNA als Matrize verwendet. An ihm wird der komplementäre RNA-Strang, der später als einzelner Strang in die Viruspartikel verpackt wird, synthetisiert. Mehr zur Systematik der dsRNA- und ssRNA-Viren finden Sie in der Lerneinheit Viren.

Bereits geringe Mengen an Interferon-α oder Interferon-β reichen aus, um die Synthese der 2-5A-Synthetase in einer Zelle anzuschalten. Dieses Enzym erzeugt in Gegenwart von doppelsträngiger RNA aus ATP-Molekülen ein 2'-5'-Polyadenylat (2-5A).

Abb.2
2'-5'-Adenylat-Trimer (2-5A)
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Abb.3
2-5A-abhängige Ribonuclease des Menschen

Gezeigt ist der N-terminale Bereich des Moleküls, die so genannte Ankyrin-Domäne. Als Kalottenmodell ist ein 2'-5'-Triadenylat eingeblendet (PDB-Code: 1WDY).

2'-5'-Polyadenylat ist ein ungewöhnliches kleines Molekül, das aus drei bis fünf Adenylaten in 2'-5'-Bindung anstatt der normalen 3'-5'-Bindung besteht. Dieses Polyadenylat aktiviert nun eine in der Zelle normalerweise inaktive Ribonuclease, die RNaseL ("L" steht für latent). Sie baut einzelsträngige RNA, wie die mRNA oder einzelsträngige virale RNA, in der Zelle ab. Der Effekt der RNaseL besteht vor allem darin, dass die Vermehrung der Viren in der Zelle stark verlangsamt wird. Ohne virale mRNA oder einzelsträngige virale genomische RNA können weder virale Proteine noch neue, infektiöse Viruspartikel erzeugt werden.

Das Enzym unterscheidet jedoch nicht zwischen viraler und zellulärer mRNA, so dass auch alle normalerweise ablaufenden zellulären Prozesse zum Erliegen kommen. Die Aktivierung der RNaseL muss daher in einer Zelle strikt reguliert werden, um die zellulären Prozesse nicht zu lange zu unterbinden. Dies geschieht über die kurze Halbwertszeit des Enzyms, das in der Zelle innerhalb weniger Stunden wieder abgebaut wird.

Literatur

Hovanessian, A. G.; Svab, J.; Marié, I.; Robert, N.; Chamaret, S.; Laurent, A. G. (1988): Characterization of 69- and 100-kDa forms of 2-5A-synthetase from interferon-treated human cells. In: J. Biol. Chem.. 263 , 4945-4949
Titel des Artikels
Characterization of 69- and 100-kDa forms of 2-5A-synthetase from interferon-treated human cells
Abstract
The existence of distinct 69- and 100-kDa forms of 2-5A-synthetase in addition to the smaller (40 and 46 kDa) forms has recently been established. Using specific monoclonal antibodies we investigated the induction, synthesis, and activity of 69- and 100-kDa 2',5'-oligoadenylate (2-5A) synthetases in interferon-treated human Daudi cells. Although induction of these synthetases is detectable in cells treated with as little as 1-5 units/ml of human alpha-interferon, higher concentrations are required for maximum synthesis of the 100 kDa than the 69-kDa protein. At 5 units/ml of interferon, enhanced synthesis of both proteins is detectable at 4 h with maximum synthesis occurring between 8 to 12 and 12 to 16 h for 69- and 100-kDa 2-5A-synthetases, respectively. At 24 h after addition of interferon, synthesis of these synthetases declines due to a decrease of active interferon in the culture medium. The synthesis of both synthetases is blocked by actinomycin D, and the half-life of these proteins is estimated to be 8 h. The activities of immunoaffinity purified 69- and 100-kDa synthetases are dependent on double-stranded (ds)RNA but show different requirements for optimum concentration of dsRNA and pH of the reaction. The apparent Km of 69- and 100-kDa synthetases for ATP is 1.7 X 10(-3) M and 3.6 X 10(-3) M, respectively. At optimum conditions for the activity of these enzymes, the pattern of 2',5'-linked oligoadenylates synthesized are different, the 69-kDa protein synthesizing higher oligomers than the 100-kDa species. Taken together, these results indicate that the 69- and 100-kDa 2-5A-synthetases are distinct proteins each with specific characteristics of induction and enzymatic activity.
1)Z.B. bei Viren mit RNA-Doppelstrang-Genom wie den Rotaviren, die vor allem bei Kleinkindern schwere Durchfälle verursachen.
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