Entrada OMIM – * 609631-DEXD/H-BOX HELICASA 58; DDX58

TEXTO

DDX58 es una helicasa de ARN que pertenece a la familia DEAD/H box. Los miembros de la familia de cajas MUERTAS/H tienen diversos roles en la regulación de la expresión génica y los procesos celulares (Imaizumi et al., 2002).

Utilizando hibridación sustractiva para identificar genes inducibles por lipopolisacáridos (LPS)en células endoteliales, seguido de RAZA, Imaizumi et al. (2002) aislaron un ADNc que codificaba DDX58, al que llamaron RIGI. Imaizumi et al. (2002) señalaron que RIGI había sido identificado en 1997 como un gen inducible por ácido retinoico en una línea celular de leucemia promielocítica (GenBank AF038963). La proteína de 925 aminoácidos prevista tiene una masa molecular calculada de 101 kD y pertenece a la familia de cajas MUERTAS/H. RIGI contiene un motivo GxGKT, lo que sugiere que es una helicasa de ARN. El análisis de blot norte de células endoteliales detectó una transcripción de 3,0 kb solo después de la estimulación del LPS.

Yoneyama et al. (2004) señalaron que RIGI tiene 2 copias de un dominio de reclutamiento de caspasa (CARD) en su terminal N, además de su dominio helicasa C-terminal.

Gross (2012) mapeó el gen DDX58 al cromosoma 9p21.1 basándose en una alineación de la secuencia DDX58 (GenBank AF038963) con la secuencia genómica (GRCh37).

Utilizando hibridación sustractiva, Imaizumi et al. (2002) mostraron que las células endoteliales estimuladas por LPS expresaban RIGI y COX2 (PTSG2; 600262). Los análisis de blot Norte, Western y RT-PCR mostraron que el ARNm RIGI y la proteína se expresaron en células endoteliales solo después de la estimulación del LPS de una manera dependiente de la concentración. Sobreexpresión de RIGI expresión de ARNm y proteína COX2 regulada selectivamente en células cancerosas de vejiga transfectadas e indujo actividad promotora de COX2 en células endoteliales.

Por RT-PCR y análisis de Western blot, Imaizumi et al. (2004) mostraron que el interferón gamma (IFNG; 147570) estimulado por las células musculares lisas de la arteria umbilical (SMC) expresaba ARNm RIGI y proteína. Análisis de microscopía inmunohistoquímica y confocal por Imaizumi et al. (2004) demostraron la expresión citoplasmática de RIGI en CME in vivo. Análisis inmunoblot y microscópicos adicionales indicaron que el IFNG estimuló la expresión de RIGI en la vena umbilical. La expresión de RIGI también se detectó en células endoteliales pulmonares humanas normales.

Cui et al. (2004) detectaron expresión de RIGI en una línea celular de cáncer de mama estimulado por IFNG. Sobreexpresión de RIGI expresión regulada al alza de ISG15 (G1P2; 147571).

Yoneyama et al. (2004) mostraron que el ARN de doble cadena (dsRNA) indujo la expresión de RIGI de una manera dependiente de la ATPasa y aumentó la producción de interferón tipo I (por ejemplo, IFNB; 147640). Una forma truncada de RIGI que carece del dominio helicasa pero que contiene los motivos de TARJETAS en tándem señales transducidas que conducen a la activación de IRF3 (603734) y NFKB (véase 164011). Usando interferencia de ARN, Yoneyama et al. (2004) encontraron que RIGI era esencial para la expresión de IRF3 inducida por virus. Concluyeron que RIGI es esencial para la detección y erradicación de genomas virales replicantes.

Uso de un virus de la hepatitis C (VHC; ver 609532) línea celular de expresión de replicones, Breiman et al. (2005) mostraron que la proteasa NS3/4A del VHC alteró la producción de IFNB tanto en vías dependientes de TRIF (TICAM1; 607601) como en vías independientes de TRIF. Demostraron que el deterioro de la vía independiente de TRIF resultó de la inhibición de la activación del promotor IFNB mediado por RIGI por NS3 / 4A.Breiman et al. (2005) propusieron que el RIGI es un factor clave en la vía de activación de IFNB independiente de tres fases, sensible a NS3/4A.

Li et al. (2005) encontraron que las células de hepatoma no mostraban receptor-3 similar al Toll (TLR3; 603029) activación de IFNB dependiente en respuesta a un análogo del dsRNA, poli (I-C), mientras que los hepatocitos no neoplásicos mostraron una expresión robusta de IFNB dependiente de TLR3 en respuesta a poli(I-C). A diferencia del poli(I-C), tanto el hepatoma como las líneas celulares normales de hepatocitos produjeron IFNB en respuesta al virus Sendai de una manera independiente de TLR3 y dependiente de RIGI. El silenciamiento de la expresión de RIGI afectó la respuesta al virus Sendai, pero no al poli(I-C). Li et al. (2005) concluyeron que los hepatocitos contienen 2 vías de señalización antivirales distintas que conducen a la expresión de interferón tipo I, una dependiente de TLR3 y la otra dependiente de RIGI.

Hornung et al. (2006) demostraron que el extremo 5-prime-trifosfato del ARN generado por las polimerasas virales es responsable de la detección de moléculas de ARN mediada por RIGI. La detección de ARN trifosfato de 5 primos es abrogada por taponamiento del extremo trifosfato de 5 primos o por modificación de nucleósidos del ARN, ambos que ocurren durante el procesamiento de ARN posttranscripcional en eucariotas. El ARN genómico preparado a partir de un virus de ARN de cadena negativa y el ARN preparado a partir de células infectadas por virus (pero no de células no infectadas) desencadenaron una respuesta potente de interferón alfa (ver IFNA; 147660) de forma sensible a la fosfatasa. El ARN trifosfato de cinco primos se une directamente al RIGI. Por lo tanto, el ARN trifosfato de 5 primos sin límites (denominado 3pRNA) presente en virus conocidos por ser reconocidos por RIGI, pero ausente en virus conocidos por ser detectados por MDA5 (606951), como los picornavirus, sirve como la firma molecular para la detección de infecciones virales por RIGI.

Pichlmair et al. (2006) mostraron que el virus de la gripe infección no generar dsRNA y que RIGI es activado por genómico viral RNA monocatenario (ssRNA) cojinete 5-primer-fosfatos. Esto es bloqueado por la proteína 1 no estructurada de la proteína de la gripe (NS1), que se encuentra en un complejo con RIGI en células infectadas. Pichlmair et al. (2006) concluyeron que estos resultados identificaron al RIGI como un sensor de ARNSRS y un objetivo potencial de evasión inmune viral y sugirieron que su capacidad para detectar ARN fosforilado de 5 grados primos evolucionó en el sistema inmune innato como un medio de discriminar entre uno mismo y no uno mismo.

Gack et al. (2007) informaron que los dominios de reclutamiento de caspasa N-terminal (CARDs) de RIGI se someten a una ubiquitinación robusta inducida por TRIM25 (600453) en células de mamíferos. El dominio SPRY C-terminal de TRIM25 interactúa con las tarjetas N-terminal de RIGI; esta interacción entrega efectivamente la mitad ubiquitina vinculada a lys63 a las tarjetas N-terminal de RIGI, lo que resulta en un marcado aumento de la actividad de señalización aguas abajo de RIGI. El residuo lys172 de RIGI es crítico para la ubiquitinación eficiente mediada por TRIM25 y para la unión MAVS (609676), así como la capacidad de RIGI para inducir la transducción de señales antivirales. La focalización genética demostró que TRIM25 es esencial no solo para la ubiquitinación de RIGI, sino también para la producción de interferón beta mediado por RIGI y la actividad antiviral en respuesta a la infección por el virus ARN. Por lo tanto, Gack et al. (2007) demostraron que la ligasa ubiquitina TRIM25 E3 induce la ubiquitinación de RIGI ligada a lys63, que es crucial para que la vía de señalización citosólica de RIGI provoque inmunidad innata antiviral del huésped.

Utilizando análisis de levadura 2 híbridos, Arimoto et al. (2007) aislaron RNF125 (610432) como una proteína similar a la ubiquitina con actividad de la ligasa E3 que interactuaba con la enzima E2 UBCH8 (UBE2L6; 603890). Además, encontraron que RIGI interactuaba con UBCH8 y RNF125. La interacción de RIGI con RNF125 requirió el dominio de la TARJETA y la región C-terminal de RIGI. La regulación a la baja de RNF125 por un pequeño ARN de interferencia redujo los niveles de RIGI y previno la poliubiquitinación de RIGI. La mutación de cys72 y cys75 de RNF125 a ala abolió su capacidad de mediar la ubiquitinación RIGI. Expresión regulada al alza de IFNA de RNF125, UBCH5 (UBE2D1; 602961) y RIGI. Arimoto et al. (2007) llegaron a la conclusión de que la función de ubiquitinación del RNF125 sirve como vía reglamentaria negativa para la producción de IFN.

Saito et al. (2007) encontraron que RIGI y LGP2 (608588), pero no MDA5, se unieron eficientemente al ARN del VHC para conferir expresión de IFNB. Después de la infección por el VHC y la unión al ARN, RIGI cambió de un monómero a una proteína autoasociable que también interactuó a través de su dominio de TARJETAS con IPS1 (HISPPD2A; 610979) para señalar genes con respuesta a IRF3 y NFKB. El análisis de mutaciones mostró que se requería un dominio represor terminal C (RD) RIGI para la multimerización de RIGI y la interacción con IPS1. La eliminación de la RD resultó en una señalización constitutiva para el promotor de IFNB, mientras que la expresión de la RD sola impidió la señalización y aumentó la permisividad celular para el VHC. Saito et al. (2007) identificaron un RD análogo en LGP2 que interactuó en trans con RIGI para ablar la autoasociación y la señalización. Concluyeron que RIGI es un receptor de reconocimiento de patógenos para el VHC y que su RD es un modulador clave de las defensas del huésped que controlan la infección y la producción del VHC. Saito et al. (2007) propusieron que la modulación de la dinámica de interacción RIGI/LGP2 puede tener implicaciones terapéuticas para la regulación inmunitaria.

Por RT-PCR, Western blot y análisis de microscopía de fluorescencia, Zhang et al. (2008) detectaron un aumento de la expresión de RIGI en células de leucemia mieloide humana y de ratón tras la diferenciación granulocítica terminal inducida por el ácido retinoico, lo que indica que la expresión de RIGI está regulada por el desarrollo junto con la diferenciación mieloide. Los ratones que carecían de Rigi desarrollaron granulocitosis progresiva y leucemia mieloide crónica (ver LMC; 608232). La granulopoyesis progresiva se asoció con una expresión reducida de Icsbp1 (601565). Zhang et al. (2008) concluyeron que RIGI tiene un papel regulador crítico en la modulación de la generación y diferenciación de granulocitos.

RIGI es una proteína citosólica multidominio que detecta el ARN viral y provoca una respuesta inmunitaria antiviral. Dos dominios de TARJETA N-terminal transmiten la señal, y el dominio regulador evita la señalización en ausencia de ARN viral. El trifosfato de cinco primos y el dsRNA son 2 patrones moleculares que permiten a RIGI discriminar el ARN patógeno del ARN propio. Usando realce de fluorescencia inducido por proteínas de una sola molécula, Myong et al. (2009) descubrieron una actividad de translocación robusta de RIGI impulsada por trifosfato de adenosina 5 prime con dsRNA. Las tarjetas suprimen dramáticamente la translocación en ausencia de trifosfato de 5 primos, y la activación por trifosfato de 5 primos desencadena la translocación preferente de RIGI en dsRNA en cis. Myong et al. (2009) concluyeron que esta integración funcional de 2 patrones moleculares de ARN puede proporcionar un medio para detectar y contrarrestar específicamente los virus que se replican.

Oshiumi et al. (2010) afirmaron que RIPLET (RNF135; 611358) mediaba en la poliubiquitinación ligada a lys63 del dominio represor C-terminal RIGI y las tarjetas N-terminal. Encontraron que los fibroblastos, macrófagos y células dendríticas de ratones Riplet -/- eran defectuosos para la producción de IFN y otras citocinas en respuesta a la infección con virus de ARN, pero no virus de ADN. La falta de Riplet abolió la activación de Rigi durante la infección por el virus ARN, y los ratones Riplet -/- fueron más susceptibles a la infección por el virus de la estomatitis vesicular. Oshiumi et al. (2010) concluyeron que RIPLET es esencial para regular la respuesta inmune innata mediada por RIGI frente a la infección por virus ARN in vivo.

Kok y otros (2011) señalaron que RIGI comparte similitud estructural con DICER (606241), una nucleasa de tipo RNasa III que media la interferencia de ARN y requiere socios de unión a dsRNA, como PACT (PRKRA; 603424), para una actividad óptima. Mostraron que el PACTO estaba físicamente ligado al dominio de represión C-terminal de RIGI y estimuló la producción de IFN tipo I inducida por RIGI. PACT potenció la activación de RIGI por poli (I: C) y ayudó a mantener las respuestas antivirales. Kok et al. (2011) concluyeron que PACT tiene un papel importante en el inicio y mantenimiento de respuestas antivirales dependientes de RIGI.

Goubau y otros (2014) mostraron que RIGI, codificado por DDX58, media las respuestas antivirales a ARN con 5 difosfatos primarios (5 ppp primarios), así como a aquellos con 5 trifosfatos primarios (5 ppp primarios). Los genomas de reovirus de mamíferos con terminales de 5 pp prime, ARN de 5 pp prime aislado de virus L-A de levadura y ARN de 5 pp prime emparejados a base hechos por transcripción in vitro o síntesis química se unen a RIGI y sirven como agonistas de RIGI. Además, una respuesta RIGI-dependiente al ARN pp 5-prime es esencial para controlar la infección por reovirus en células cultivadas y en ratones. Goubau et al. (2014) concluyeron que el determinante mínimo para el reconocimiento de RIGI es un ARN pareado de base con 5 pp primos. Tales ARN se encuentran en algunos virus, pero no en células no infectadas, lo que indica que el reconocimiento del ARN pp 5-prime, al igual que el ARN pp 5-prime, actúa como un medio poderoso de auto/no auto discriminación por parte del sistema inmune innato.

Las mutaciones en TDP43 (TARDBP; 605078), incluyendo ala315-a-thr (A315T; 605078.0009), son una causa rara de esclerosis lateral amiotrófica (ALS10; 612069). Sin embargo, la patología de TDP43, que codifica una proteína ribonuclear de unión al ARN involucrada en el procesamiento del ARN, es común en más del 95% de los casos de ELA. Los ratones transgénicos Tdp43 A315T desarrollan degeneración motoneurónica dependiente de la edad y sirven como modelo para la ELA. Utilizando la purificación de afinidad de ribosomas traducida y el análisis de microarrays, MacNair et al. (2016) encontraron que varios ARNM estaban anormalmente regulados en ratones Tdp43 A315T sintomáticos de 10 meses de edad en comparación con los controles de tipo salvaje y los ratones Tdp32 A315T presintomáticos de 5 meses de edad. Entre los ARNm mal regulados se encontraba el Ddx58, que se reguló más de 2 veces en ratones mutantes. El análisis inmunohistoquímico mostró una expresión anormalmente elevada de Ddx58 en el citoplasma de neuronas motoras en ratones Tdp43 A315T de 10 meses de edad. La expresión de DDX58 humano también se reguló al alza en neuronas motoras y células gliales circundantes en la médula espinal de pacientes con ELA esporádicos y familiares. El análisis de inmunoprecipitación de ARN mostró que Ddx58 era un blanco directo de Tdp43 en células de neuroblastoma de ratón transfectadas.

Estructura cristalina

Para comprender la sinergia entre la helicasa y el dominio represor para la unión de ARN, y la contribución de la hidrólisis de ATP a la activación de RIGI, Jiang et al. (2011) determinaron la estructura del dominio represor de helicasa RIGI humana en complejo con dsRNA y un análogo de ATP. El dominio represor helicasa se organiza en un anillo alrededor del dsRNA, tapando un extremo, mientras entra en contacto con ambas hebras utilizando motivos previamente no caracterizados para reconocer el dsRNA. La dispersión de rayos X de ángulo pequeño, la proteólisis limitada y la fluorimetría de barrido diferencial indicaron que RIGI se encuentra en una conformación extendida y flexible que se compacta al unirse al ARN. Estos resultados proporcionaron una visión detallada del papel de la helicasa en el reconocimiento del ARN-dsRNA, la sinergia entre el dominio represor y la helicasa para la unión del ARN, y la organización del RIGI de longitud completa unido al ARN-dsRNA, y proporcionaron evidencia de un cambio conformacional en la unión del ARN. La estructura del dominio represor de helicasa RIGI es consistente con la translocación del dsRNA sin desenrollado y unión cooperativa al ARN. La estructura produjo una visión sin precedentes de la inmunidad innata y tuvo un impacto más amplio en otras áreas de la biología, incluida la interferencia de ARN y la reparación del ADN, que utilizan dominios de helicasa homólogos con DICER (606241) y FANCM (609644).

Peisley et al. (2014) reportaron la estructura cristalina del tetrámero del dominio de activación y reclutamiento de caspasa en tándem RIGI humano (2CARD) unido por 3 cadenas de diubiquitina ligada a lys63 (K63-Ub2). 2CARD se ensambla en un tetrámero helicoidal que se asemeja a una «arandela de bloqueo», en la que la superficie tetramérica sirve como plataforma de señalización para el reclutamiento y la activación de la molécula de señalización aguas abajo, MAVS (609676). Las cadenas de ubiquitina se unen a lo largo del borde exterior de la trayectoria helicoidal, uniendo subunidades adyacentes de 2 TARJETAS y estabilizando el tetrámero de 2 tarjetas. La combinación de análisis estructurales y funcionales reveló que la avidez de unión dicta el enlace K63 y la especificidad de longitud de cadena de 2 TARJETAS, y que la conjugación covalente de ubiquitina de 2 TARJETAS estabiliza aún más la interacción Ub-2 TARJETAS y, por lo tanto, el tetrámero de 2 tarjetas.

Síndrome de Singleton-Merten 2

En una gran familia coreana de 4 generaciones con glaucoma, calcificación aórtica y valvular y anomalías esqueléticas (SGMRT2; 616298), Jang et al. (2015) identificaron heterocigosidad para una mutación sin sentido en el gen DDX58 (E373A; 609631.0001) que se segregó con la enfermedad. Los individuos afectados en otra familia coreana con SGMRT2 que exhibieron solo glaucoma y anomalías esqueléticas fueron heterocigotos para una mutación missense diferente en DDX58 (C268F; 609631.0002). El análisis funcional reveló que ambas mutaciones confieren activación constitutiva y dan lugar a un aumento de la actividad del interferón y de la expresión génica estimulada por el interferón.

Asociaciones pendientes de confirmación

Debido a la tasa de fracaso primario del 2 al 10% de la vacunación contra el sarampión y la importancia de la inmunidad innata para prevenir o reducir la replicación viral y la propagación hasta la respuesta inmune adaptativa para eliminar el virus, Haralambieva et al. (2011) realizaron un estudio exhaustivo de asociación de genes candidatos en una cohorte de diversidad racial de 745 escolares sanos de Minnesota que habían recibido 2 dosis de la vacuna contra el sarampión. Las variantes del DDX58 se asociaron con variaciones de anticuerpos específicos del sarampión en caucásicos. Cuatro polimorfismos DDX58 en desequilibrio de enlace alto también se relacionaron con variaciones en la secreción de IFNG e IL2 (147680) específicos del sarampión en caucásicos. Las variantes de ADAR (146920) también desempeñaron un papel en la regulación de las respuestas de NGF específicas del sarampión en los caucásicos. Dos SNP intrónicos OAS1 (164350) se asociaron con un aumento de los niveles de anticuerpos neutralizantes en afroamericanos. Haralambieva et al. (2011) concluyeron que es probable que haya múltiples genes de inmunidad innata y variantes genéticas involucrados en la modulación de la respuesta inmune adaptativa a la vacuna viva atenuada contra el sarampión en caucásicos y afroamericanos.

Kato et al. (2005) generaron ratones con deficiencia de Rigi y, usando células de estos ratones, encontraron que Rigi, y no el sistema TLR, jugaba un papel esencial en las respuestas antivirales en fibroblastos y células dendríticas convencionales (DCs). En contraste, las respuestas antivirales en DCs plasmacitoides, que producen abundante IFNA (147660), utilizaron el sistema TLR, principalmente Tlr7 (300365) y Tlr9 (605474), en lugar de Rigi. Los ratones Rigi -/- rara vez sobrevivieron hasta el nacimiento, y el examen histológico de ratones embrionarios de día 12,5 mostró degeneración hepática masiva. Los sobrevivientes tenían retraso en el crecimiento y murieron en las 3 semanas posteriores al nacimiento.

Utilizando ratones deficientes en MDA5 (606951), Kato et al. (2006) mostraron que MDA5 y RIG1 reconocen diferentes tipos de ARN de doble cadena: MDA5 reconoce el ácido poliinosina-policitidílico y RIG1 detecta ARN de doble cadena transcritos in vitro. Los virus ARN también son reconocidos diferencialmente por RIG1 y MDA5. Kato et al. (2006) encontraron que RIG1 es esencial para la producción de interferones en respuesta a virus ARN, incluidos paramixovirus, virus de la influenza y virus de la encefalitis japonesa, mientras que MDA5 es crítico para la detección de picornavirus. Además, los ratones Rig1-null y Mda5-null son altamente susceptibles a la infección con estos virus de ARN respectivos en comparación con los ratones de control. Kato et al. (2006) concluyeron que, tomados en conjunto, sus datos muestran que RIG1 y MDA5 distinguen diferentes virus ARN y son críticos para las respuestas antivirales del huésped.