TRIM 5 sijaitsee
kromosomissa 11 geeniklusterissa monien TRIM-geenien kanssa. Sillä
on myös nimi RNF88 ja TRIM5alfa. Se kuuluu rakenteellisesti C_IV
alaryhmään: N-terminaalissa on RING, Bbox 2 ja coiled coil,
helikaalinen alue. C-terminaalissa on B30.2 SPRY. Proteiini muodostaa
homo-oligomeerejä helikaalisen domeeninsa avulla ja sijoittautuu
sytoplasmisiin kappaleisiin, täpliin. Se ubikitinoituu itse
säädellen subsellulaarista sijoittautumistaan ja toimii E3 ubikitiiniligaasina Sillä saattaa olla osuutta
retrovirusrestriktiossa, vaikka on tietoa että se kyllä kiinnittyy HIV-1
viruskapsidiin mutta sen restriktio ei ole riittävää.
TRIM5alfa omaa useita alternatiivisesti pleissautuneita variantteja
ja ne koodaavat erilaisia isoformeja. niistä vain yksi on antiretroviraali, tämä TRIM5alfa. TRIM5 ilmenee virtsakossa,
endometriumissa ja 25 muussa kudoksessa.
- Also known as
RNF88; TRIM5alphq
- Summary.The
protein encoded by this gene is a member of the tripartite
motif (TRIM) family. The TRIM motif includes three zinc-binding
domains, a RING, a B-box type 1 and a B-box type 2, and a coiled-coil
region. The protein forms homo-oligomers via the coilel-coil region
and localizes to cytoplasmic bodies. It appears to function as a E3
ubiquitin-ligase and ubiqutinates itself to regulate its subcellular
localization. It may play a role in retroviral restriction. Multiple
alternatively spliced transcript variants encoding diffrent isoforms
have been described for this gene. [provided by RefSeq, Dec 2009]
Expression Ubiquitous expression in urinary bladder (RPKM 5.4),
endometrium (RPKM 5.4) and 25 other tissues See
more
Mitä uutta tästä
geenistä tiedetään? (Suurin osa tiedosta koskee sen toimintaa
antiretroviraalisessa funktiossa. Kuten tiedetään
antiretroviraalinen immuunipuolustus on ihmisellä hyvin heikko eläimiin verrattuna ja
HIV-1 esim. jatkaa pandemista kulkuaan maasta toiseen eikä ihmisgenomi
pysty poistamaan sen provirusta toistaiseksi, nykyisillä
antiviraalisilla rahkeilla. Terveistä ja parantuneista
retroviruksen saaneista ei ole tietoa. Tietääkseni. Ja jos heitä
on, millä mekanismilla keho olisi voittanut genomiin
pesiytyeen (osittain) pandemisen proviruksen siinä tapauksessa - ja mekanismi olisi
jällen jokin “novel”, uusi löytö. Kuten tiedetään, DNA:n
korjausjärjestelmä ei tunnista mutaatiota vieraaksi eikä korjaa
sitä, mutta provirus sen sijaan ei ole mutaatio toistaiseksi, joten
saattaa olla jokin vieraantunnistus järjestelmä mahdollinen.
Näyttää etsityn toisenlaistakin strategiaa. Koska TRIM5 on
antiretroviraali ainakin joissain retrovirusluokissa, voidaan
tarkentaa, täsmentää ja vahvistaa sen kykyä myös rajoittaa HIV-1
virus. Tällä kertaa suomennan vain tätä asiaa käsittelevää
artikkelia 1.
Related articles in PubMed
-
-
I Tyypin
interferonin indusoima restriktiofaktori TRIM5alfa pystyy
estämään ihmissolujen infektoitumisen eräillä
ei-ihmisperäisillä retroviruksilla (N-MLV ja EIAV), mutta ei pysty
kohdentamaan riittävää restriktiota HIV-1 virukseen. Mutta jos
johdetaan ihmisen Trim5alfaan kaksi aminohapposubstituutiota (R322G
ja R355G) siihen domeeniin, joka tunnistaa retroviruskapsidia,
saadaan stabiililla yliexpressiolla aikaan tehokkaampaa HIV-1
restriktiota. Tarkasti geenimuovaamalla DNA (CRISPR-Cas9-
perusteisella mentelmällä) voitaisiin modifioida TRIM5
ihmissoluissa. CRISPR tulee sanoista Clustered Regularly
Interspaced Short Palindromic Repeats) ja Cas9 lyhennys tarkoittaa
: CRISPR-associated protein 9. Siis tässä menetelmässä tehdään
DNA:n kummankin kromatidisäikeen katkemakohta (DSB) ja sitten
johdetaan rakenteen kahteen arginiinikohtaan glysiini. DNA
korjaa itsensä sopeuttaen tämän mutaation.
Virukset ovat
obligatorisia parasiittejä, jonka onnistunut isäntäsolun
infektoiminen vaatii antivirustekijöiden evaasion. Imettäväisistä
on tunnistettu monia solun antivirustekijöitä, jotka
mahdollisesti interferoivat virusinfektion progredioitumisen
myötä. Nämä faktorit voivat joskus toimia ilman ulkoosta
stimulusta, mutta niiden ilmenemä ja aktiivisuus lisääntyy
interferoni-I:n vaikutuksesta. Retrovirusten (kuten HIV-1) suhteen
relevantteja interferonilla stimuloituvia geenejä (IGS) on muun
muassa TRIM5alfa. Se koodaa sytoplasmista proteiinia TRIM5alfa.
Ihmisellä geenistä koodautuu viisi eri isoformia, joista vain tämä
TRIM5alfa on antiviraali vaikutukseltaan. Retrovirukseen kohdentuvan
spesifisyyden määrää proteiinin C-terminaali , domeeni SPRY
(PRYSPRY, B30.2) . Tässä domeenissa on hypervariabeleita
silmukoita, jotka tekevät heti interaktion viruskapsidiproteiinin
N-terminaalin kanssa, kun retrovirus on tullut isäntäsolun
solukalvoon. Kun sellaista interaktiota tapahtuu, retrovirus kohtaa
restriktiota esim. inhibitiota sellaisen mekanismin kautta, joka
destabilisoi, epävakauttaa sen kapsidiytimen tai passittaa
proteosomisilppuriin osia sen ydinkomponenteista tai
viruspartikkeleita saostuu TRIM5alfan sytoplasmisiin kappaleisiin.
Ihmisen TIM5alfa ei omaa aktiivisuutta HIV-1 virusta vastaan,
korkeintaan hieman , sensijaan se vaikuttaa tehokkaasti estäen
infektiivisyyttä N-MLV- viruksesta ( non human gammaretrovirus,
N-trooppinen hiiren leukemia virus, N-MLV) ja EIAV-viruksesta
(hevosen infektioanemiavirus, lentivirus). Endogeeninen ihmisen
TRIM5alfa estää mainittua kahta retrovirusta 100-kertaisesti ja
vastaavasti 10-kertaisesti .
-
Viruses are obligate parasites whose success at infecting a host
cell typically requires evasion from antiviral factors. In mammals,
many cellular antiviral factors that can potentially interfere with
the progression of viral infections have been identified. These
factors can often act without external stimulation, but their
expression and activity are enhanced by type I interferons (IFN-I)
[1].
Among the IFN-stimulated genes (ISGs) relevant to retroviruses, the
family of viruses to which HIV-1 belongs, is TRIM5,
which encodes the cytoplasmic protein TRIM5α [2].
In humans, TRIM5 is transcribed into 5
isoforms, among which only TRIM5α possesses antiviral activity [3].
At its C-terminus, a domain called SPRY (PRYSPRY, B30.2) determines
the retrovirus targeting specificity. This domain comprises
hyper-variable loops that directly interact with the N-terminal
domain of capsid proteins early after entry of the retrovirus into
the host cell membrane [4].
When such interactions occurs, the retrovirus is inhibited
(“restricted”) through mechanisms that include destabilization
of the capsid core [5],
proteasomal degradation of some core components [6]
and sequestration of the viral particle in TRIM5α cytoplasmic
bodies [7].
huTRIM5α generally has little-to-no activity against HIV-1, but
efficiently inhibits the infectivity of the nonhuman gammaretrovirus
“N-tropic” murine leukemia virus (N-MLV) as well as the nonhuman
lentivirus equine infectious anemia virus (EIAV) [8].
Those two viruses are typically inhibited ~10-fold (EIAV) and
~100-fold (N-MLV) by endogenous huTRIM5α, with some variation
depending on the cellular context.
Monet ryhmät ovat
koettaneet vahvistaa TRIM5alfan antiviruskykyjä, jotta saa sen
ehkäisemään HIV-1 virusta. Tätä virusta rajoittaa
tehokkaasti ( 100 kertaisesti) eräät TRIM5alfa-ortologit, joita
on löydetty vanhan maailman apinoista kuten Rhesus macaquen
TRIM5alfa (rhTRIM5alfa). Kuitenkin merkitsevät sekvenssivariaatiot
ihmisen ja macaque-ortologin välillä sulkevat jo edeltä pois
mahdollisuuden käyttää jälkimmäistä sekvenssiä
geeniterapiaan perustuvassa lähestymistavassa, koska se lisäisi
potilaissa riskiä transgeeniin kohdistuvaan immuunivasteeseen.
Niinpä kaikki tutkimukset ovat käsittäneet ihmisen TRIM5alfan
yliexpressioversioita, joissa on hahmoteltu
SPRY-domaanimodifikaatioilla HIV-1 virukseen kohdentamisia. Jotkut
käytetyt TRIM5alfa variantit ovat olleet kimeerisiä tuotteita,
jotka ovat sisältäneet pieniä alueita rhTRIM5alfasta
SPRY-domeenissa. Eräät tutkijaryhmät selvittivät tarkemmin, mikä
determinanttien ero oli rhTRIM5alfan ja huTRIM5alfan kesken HIV-1
restriktiodomeenissa. Havaittiin, että mutatoimalla Arg332 ihmisen
TRIM5alfassa saatiin jo riittävä HIV-1 restriktio aikaan. Aluksi
oltiin siinä toivossa, että yksittäinen mutaatio tähän asemaan
inhiboisi HIV-1:tä yhtä tehokkaasti kuin rhTRIM5alfa, mutta niin
ei kuitenkaan ollut.
-
Several groups, including ours, have attempted to harness the
antiviral power of TRIM5α in order to interfere with HIV-1. This
virus is efficiently restricted (~100-fold) by some orthologs of
TRIM5α found in Old World monkeys such as the Rhesus macaque TRIM5α
(rhTRIM5α) [
2].
However, significant sequence variation between the human and
macaque orthologs preclude the possibility of using the latter one
in gene therapy approaches, as this would increase the risk to
elicit an immune response against the transgene in patients. Thus,
all the studies have consisted in over-expressing versions of
huTRIM5α designed to target HIV-1 through modifications in the SPRY
domain. Some of the TRIM5α variants used were chimeric products
containing small regions of rhTRIM5α in the SPRY [
9,
10].
Other teams mapped with further precision the HIV-1 restriction
determinants in rhTRIM5α that were absent in huTRIM5α, leading to
the discovery that mutating the Arg332 residue in huTRIM5α was
sufficient to inhibit HIV-1. Although initial observations [
11,
12]
raised the hope that single mutations at this position might inhibit
HIV-1 as efficiently as rhTRIM5α did, later work made it clear that
this was not the case [
13].
Tutkijat jatkoivat
toisella lähestymistavalla. He tekivät kirjastot TRIM5alfa
SPRYmutanteista ja sitten tekivät toiminnallisen seulonnan isoloiden
ne mutantit, joilla oli HIV-restriktiovaikutusta. Näissä
tutkimuksissa tunnistettiin arginiini332 (R332) kohdan estävän
HIV-1:tä 5-10-kertaisesti. Kun he yhdistivät molemmat mutaatiot
Arg335 (R335G) ja Arg332(R332G), he saivat restriktiotasoja, jotka
olivat korkeammat kuin kummankaan yksittäisen mutantin. Vaikka
R332G-R335G huTRIM5alfa ei ollut yhtä restriktiivinen kuin
rhTRIM5alfa, niin kuitenkin se esti tehokkaasti hyvin patogeenisen
HIV-1 kannan propagoitumisen, ja transgeenisillä soluilla ilmeni
elossapysymisetuja enemmän kuin modifioimattomilla soluilla.
-
Our laboratory explored a different approach: generating
libraries of TRIM5α SPRY mutants then applying a functional screen
to isolate mutants that conferred HIV-1 restriction [14,
15].
These studies identified mutations at Arg335 inhibiting HIV-1 by 5-
to 10-fold. When we combined a mutation at Arg335 (R335G) with one
at Arg332 (R332G), we obtained restriction levels that were higher
than with either of the single mutants [14,
15].
Although not quite as restrictive as rhTRIM5α, R332G-R335G huTRIM5α
efficiently inhibited the propagation of a highly pathogenic strain
of HIV-1, and cells expressing the transgene had a survival
advantage over unmodified cells [13].
Vaikka HIV-1
geeniterapiassa pidetään R332G-R335G huTRIM5alfaa
primäärikandidaattina estämään HIV-1 virusta käyttämällä
virusvektoreita yli-ilmentämään sitä ihmissoluissa, on asiassa
kuitenkin ongelmiansa. Todellakaan ei vielä tiedetä, mitä
TRIM5alfan yliexpressoiminen tulisi merkitsemään ihmissoluissa
ottaen huomioon, että kyse sen funktioissa on luonnollisista
immuunivasteista ja mahdollisesta autofagiasta. Lisäksi
lentivirusvektoreiden genotoxisuus ihmisgenomiin integroituna ei
ole vielä tarpeeksi ennustettavissa. Pitemmän päälle olisi
suositeltavampaa kyetä johtamaan ihmisen endogeeniseen TRIM5:een
mutaatioita geenimuovauksella. Kaikein edistynein lähestymistapa
mutaatioiden johtamiseen käsittää DSB – induktion ( DNA:n
katkaisun) käyttämällä klusteroituja säännölliset välimatkat
omaavia lyhyitä palindroomisia toistoja ( CRISPR) ja niihin
assosioituvaa proteiinia Cas9 ja samalla tarjottuna “donoriDNA”
templaatiksi HDR-korjausjärjestelmälle ( omology Directed Repair
of DNA).
-
Although R332G-R335G huTRIM5α is considered a prime candidate in
HIV-1 gene therapy approaches to inhibit HIV-1 [13],
using viral vectors to overexpress it in human cells is not without
caveats. Indeed, the physiological effects of TRIM5α overexpression
in vivo are not clear, considering
that it is involved in innate immune responses [16,
17]
and possibly in autophagy [18].
In addition, the genotoxicity of lentiviral vectors integrating in
the human genome is still poorly predictable. In the longer term, it
would thus be desirable to be able to introduce mutations in the
endogenous human TRIM5 by genome editing. The
most advanced approach toward this aim consists in inducing double
strand DNA breaks through the use of the Clustered Regularly
Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR) with
CRISPR-associated protein 9 (CRISPR-Cas9) system, and simultaneously
providing a single-stranded “donor DNA” to serve as a template
for homology-directed repair (HDR)
Tässä raportissa
tutkijat käyttivät yksinkertaista DNA-transfektioon perustuvaa
protokollaa eri komponentien introdusoimiseksi
transfektio-permissiivisiin ihmissolulinjoihin. He mutatoivat
onnistuneesti Arg332 ja Arg335 näissä soluissa, vaikka
epätoivottujakin mutaatioita ilmeni ja sellaisia kloonattuja
soluja ei ollut, joissa kaikki TRIM5 alleelit olisivat kantaneet
korjauksia.
-
[19,
20].
In this report, we use a simple, DNA transfection-based protocol to
introduce the various components required into a highly
transfection-permissive human cell line, HEK293T. We successfully
mutate Arg332 and Arg335 of TRIM5 in these
cells, although undesired mutations are also found and no cell clone
could be isolated that had all TRIM5 alleles
bearing the corrections.
IFN-I:llä
(interferonilla) indusoituva ihmisen restriktiofaktori TRIM5alfa
estää ihmissolujen infektoitumisen ei-ihmisperäisillä
retroviruksilla (N-MLV ja EIAV) , mutta yleensä se ei kohdenna
HIV-1 virukseen. Mutta jos ihmisen TRIM5alfaan, sen retroviruksen
viruskapsidia tunnistavaan domeeniin, johdetaan kaksi
aminohapposubstituutiota R332G ja R335G ja sitä stabiilisti
yliekspressoidaan, seuraa tehokasta HIV-1 viruksen restriktiota.
Voidaan käyttää CRISPR-Cas9-perusteista lähestymistapaa DNA:n
täsmämuovaukseen modifioimaan ihmissolujen TRIM5. Tutkijat
käyttivät tätä mentelmää onnistuneesti mutatoiden TRIM5:n
mahdolliseen HIV-1 virusrestriktiiviseen versioon HDR-korjauksessa
solussa. Tutkimus demonstroi toteutettavissa olevan TRIM5geenin
muovauksen ihmissoluissa ja tunnistaa päähaasteita , jotka pitää
ottaa huomioon, jos tätä lähestymistapaa käytetään HIV-1
virukselta suojautumiseen.
-
The type I
interferon (IFN-I)-inducible human restriction factor TRIM5α
inhibits the infection of human cells by specific nonhuman
retroviruses, such as N-MLV and EIAV, but does not generally target
HIV-1. However, the introduction of two aminoacid substitutions,
R332G and R355G, in the human TRIM5α (huTRIM5α) domain responsible
for retroviral capsid recognition leads to efficient HIV-1
restriction upon stable over-expression. CRISPR-Cas-based approaches
to precisely edit DNA could be employed to modify TRIM5 in human
cells. Toward this aim, we used a DNA transfection-based CRISPR-Cas9
genome editing protocol to successfully mutate TRIM5 to its
potentially HIV-1-restrictive version by homology-directed repair
(HDR) in HEK293T cells. Nine clones bearing at least one HDR-edited
TRIM5 allele containing both mutations were isolated (5.6% overall
efficiency), whereas another one contained only the R332G mutation.
Of concern, several of these HDR-edited clones contained on-target
undesired mutations, and none had all the alleles corrected. Our
study demonstrates the feasibility of editing the TRIM5 gene in
human cells and identifies the main challenges to be addressed in
order to use this approach to confer protection from HIV-1.
-
-
-
-
GENERIF lähteen yhteenvetoja. GeneRIFs: Gene References Into
Functions
What's
a GeneRIF?
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Muistiin 12.4. 2018