Intrare OMIM – * 609631-DExD/h-cutie helicază 58; DDX58

TEXT

DDX58 este o helicază ARN care aparține familiei de cutii moarte/H. Membrii familiei DEAD / h box au roluri diverse în reglarea expresiei genelor și a proceselor celulare (Imaizumi și colab., 2002).

folosind hibridizarea substractivă pentru a identifica genele inductibile de lipopolizaharidă (LPS) în celulele endoteliale, urmate de rasă, Imaizumi și colab. (2002) a izolat o codificare ADNc DDX58, pe care au numit-o RIGI. Imaizumi și colab. (2002) a remarcat că RIGI a fost identificat în 1997 ca o genă inductibilă cu acid retinoic într-o linie celulară de leucemie promielocitară (GenBank AF038963). Proteina prezisă de 925-aminoacizi are o masă moleculară calculată de 101 kD și aparține familiei de cutii moarte/H. RIGI conține un motiv GxGKT, sugerând că este o ARN helicază. Analiza Northern blot a celulelor endoteliale a detectat o transcriere de 3,0 kb numai după stimularea LPS.

Yoneyama și colab. (2004) a menționat că RIGI are 2 copii ale unui domeniu de recrutare caspase (CARD) la capătul său N în plus față de domeniul său de helicază C-terminal.

Gross (2012) a cartografiat gena DDX58 la cromozomul 9p21.1 pe baza unei alinieri a secvenței DDX58 (GenBank AF038963) cu secvența genomică (GRCh37).

folosind hibridizarea substractivă, Imaizumi și colab. (2002) a arătat că celulele endoteliale stimulate de LPS au exprimat RIGI și COX2 (PTSG2; 600262). Analizele Northern blot, Western blot și RT-PCR au arătat că ARNm RIGI și proteina au fost exprimate în celulele endoteliale numai după stimularea LPS într-o manieră dependentă de concentrație. Supraexprimarea RIGI expresiei selective a ARNm COX2 și a proteinei în celulele canceroase ale vezicii urinare transfectate și activitatea promotorului COX2 indusă în celulele endoteliale.

prin RT-PCR și analiza Western blot, Imaizumi și colab. (2004) a arătat că gamma-interferon (IFNG; 147570)-celulele musculare netede ale arterei ombilicale stimulate (SMC) au exprimat ARNm RIGI și proteine. Analize de microscopie imunohistochimică și confocală de Imaizumi și colab. (2004) a demonstrat expresia citoplasmatică a RIGI în SMC in vivo. Alte imunoblot și analize microscopice au indicat faptul că IFNG a stimulat expresia RIGI în vena ombilicală. Expresia RIGI a fost detectată și în celulele endoteliale pulmonare umane normale.

Cui și colab. (2004) a detectat expresia RIGI într-o linie celulară de cancer mamar stimulată de IFNG. Supraexprimarea expresiei RIGI upregulated a ISG15 (G1P2; 147571).

Yoneyama și colab. (2004) a arătat că ARN dublu catenar (dsRNA) a indus expresia RIGI într-o manieră dependentă de ATPază și a crescut producția de interferon de tip I (de exemplu, IFNB; 147640). O formă trunchiată de RIGI lipsită de domeniul helicazei, dar care conține motivele cardului tandem semnale transduse care duc la activarea IRF3 (603734) și NFKB (vezi 164011). Folosind interferența ARN, Yoneyama și colab. (2004) a constatat că RIGI era esențial pentru expresia indusă de virus a IRF3. Ei au ajuns la concluzia că RIGI este esențială pentru detectarea și eradicarea genomului viral Replicant.

utilizarea unui virus hepatitic C (VHC; vezi 609532) linia celulară care exprimă repliconul, Breiman și colab. (2005) a arătat că proteaza HCV NS3/4A a afectat producția de IFNB atât pe căile dependente de TRIF (TICAM1; 607601), cât și pe cele independente de TRIF. Ei au demonstrat că afectarea căii independente de TRIF a rezultat din inhibarea activării promotorului IFNB mediată de RIGI de către NS3 / 4A. Breiman și colab. (2005) a propus că RIGI este un factor cheie în calea independentă de TRIF, sensibilă la NS3/4A a activării IFNB.

Li și colab. (2005) a constatat că celulele hepatomului nu au prezentat receptor-3 asemănător taxei (TLR3; 603029) – activarea IFNB dependentă ca răspuns la un analog dsRNA, poli(I-C), în timp ce hepatocitele nonneoplazice au prezentat o expresie IFNB dependentă de tlr3 robustă ca răspuns la poli(I-C). Spre deosebire de poli (I-C), atât hepatomul, cât și liniile celulare normale de hepatocite au produs IFNB ca răspuns la virusul Sendai într-o manieră independentă de TLR3, dependentă de RIGI. Tăcerea expresiei RIGI a afectat răspunsul la virusul Sendai, dar nu la poli(I-C). Li și colab. (2005) a concluzionat că hepatocitele conțin 2 căi de semnalizare antivirale distincte care duc la expresia interferonului de tip I, una dependentă de TLR3 și cealaltă dependentă de RIGI.

Hornung și colab. (2006) a demonstrat că capătul 5-prim-trifosfat al ARN generat de polimerazele virale este responsabil pentru detectarea RIGI-mediată a moleculelor de ARN. Detectarea ARN 5-prim-trifosfat este abrogată prin plafonarea capătului 5-prim-trifosfat sau prin modificarea nucleozidică a ARN, ambele apar în timpul procesării ARN posttranscripționale în eucariote. ARN Genomic preparat dintr-un virus ARN cu catenă negativă și ARN preparat din celule infectate cu virus (dar nu din celule neinfectate) a declanșat un puternic interferon-alfa (vezi IFNA; 147660) răspuns într-un mod sensibil la fosfatază. ARN-ul cu cinci prim-trifosfat se leagă direct de RIGI. Astfel, ARN 5-prim-trifosfat necapat (denumit 3pRNA) prezent în virusurile cunoscute a fi recunoscute de RIGI, dar absent în virusurile cunoscute a fi detectate de MDA5 (606951), cum ar fi picornavirusurile, servește ca semnătură moleculară pentru detectarea infecției virale de către RIGI.

Pichlmair și colab. (2006) a arătat că infecția cu virusul gripal A nu generează dsRNA și că RIGI este activată de ARN monocatenar genomic viral (ssRNA) purtând 5-prime-fosfați. Aceasta este blocată de proteina gripală nestructurată 1 (NS1), care se găsește într-un complex cu RIGI în celulele infectate. Pichlmair și colab. (2006) a concluzionat că aceste rezultate au identificat RIGI ca senzor ssRNA și țintă potențială a evaziunii imune virale și a sugerat că capacitatea sa de a simți ARN 5-prim-fosforilat a evoluat în sistemul imunitar înnăscut ca mijloc de discriminare între sine și non-sine.

Gack și colab. (2007) a raportat că domeniile de recrutare a caspazei n-terminale (carduri) ale RIGI suferă o ubiquitinare robustă indusă de TRIM25 (600453) în celulele mamiferelor. Domeniul SPRY C-terminal al TRIM25 interacționează cu cardurile n-terminale ale RIGI; această interacțiune livrează în mod eficient partea ubiquitină legată de lys63 la cardurile n-terminale ale RIGI, rezultând o creștere marcată a activității de semnalizare RIGI în aval. Reziduul lys172 al RIGI este esențial pentru ubiquitinarea eficientă mediată de TRIM25 și pentru legarea MAVS (609676), precum și capacitatea RIGI de a induce transducția semnalului antiviral. Direcționarea genetică a demonstrat că TRIM25 este esențială nu numai pentru ubiquitinarea RIGI, ci și pentru producția de interferon-beta mediată de RIGI și activitatea antivirală ca răspuns la infecția cu virusul ARN. Astfel, Gack și colab. (2007) a demonstrat că TRIM25 E3 ubiquitin ligase induce ubiquitinația legată de liz63 a RIGI, care este crucială pentru calea de semnalizare citosolică RIGI pentru a obține imunitatea înnăscută antivirală a gazdei.

folosind analiza drojdie 2-hibrid, Arimoto și colab. (2007) izolat RNF125 (610432) ca o proteină asemănătoare ubiquitinei cu activitate E3-ligază care a interacționat cu enzima E2 UBCH8 (UBE2L6; 603890). În plus, au descoperit că RIGI a interacționat cu UBCH8 și RNF125. Interacțiunea RIGI cu RNF125 a necesitat domeniul cardului și regiunea C-terminal a RIGI. Reglarea descendentă a RNF125 de către ARN-ul interferent mic a redus nivelurile de RIGI și a împiedicat POLIUBIQUITINAREA RIGI. Mutația cys72 și cys75 a RNF125 la ala a abolit capacitatea sa de a media omniprezența RIGI. IFNA upregulated expresie a RNF125, UBCH5 (UBE2D1; 602961), și RIGI. Arimoto și colab. (2007) a concluzionat că funcția de ubiquitinare RNF125 servește ca o cale de reglementare negativă pentru producția IFN.

Saito și colab. (2007) a constatat că RIGI și LGP2 (608588), dar nu MDA5, au legat eficient ARN VHC pentru a conferi expresia IFNB. După infecția cu VHC și legarea ARN, RIGI s-a mutat de la un monomer la o proteină auto – asociată care a interacționat și prin domeniul său de CARD cu IPS1 (HEPPD2A; 610979) pentru a semnala irf3-și nfkb-gene receptive. Analiza mutației a arătat că a RIGI C-terminal repressor domain (RD) a fost necesar pentru MULTIERIZAREA RIGI și interacțiunea IPS1. Ștergerea RD a dus la semnalizarea constitutivă către promotorul IFNB, în timp ce expresia RD singură a împiedicat semnalizarea și a crescut permisivitatea celulară la VHC. Saito și colab. (2007) a identificat un Rd Analog în LGP2 care a interacționat în trans cu RIGI pentru a Abla auto-asocierea și semnalizarea. Ei au concluzionat că RIGI este un receptor de recunoaștere a agentului patogen pentru VHC și că RD este un modulator cheie al apărării gazdei care controlează infecția și producția VHC. Saito și colab. (2007) a propus că modularea dinamicii interacțiunii RIGI/LGP2 poate avea implicații terapeutice pentru reglarea imunității.

prin RT-PCR, Western blot și analize de microscopie fluorescentă, Zhang și colab. (2008) a detectat o expresie crescută a RIGI în celulele leucemiei mieloide umane și de șoarece la diferențierea granulocitară terminală indusă de acidul retinoic, sugerând că expresia RIGI este reglată în dezvoltare împreună cu diferențierea mieloidă. Șoarecii lipsiți de Rigi au dezvoltat granulocitoză progresivă și leucemie mieloidă cronică (vezi LMC; 608232). Granulopoieza progresivă a fost asociată cu expresia redusă a Icsbp1 (601565). Zhang și colab. (2008) a concluzionat că RIGI are un rol critic de reglementare în modularea generării și diferențierii granulocitelor.

RIGI este o proteină citosolică multidomain care detectează ARN viral și provoacă un răspuns imun antiviral. Două domenii de carduri n-terminale transmit semnalul, iar domeniul de reglementare previne semnalizarea în absența ARN-ului viral. Cinci prim-trifosfat și dsRNA sunt 2 modele moleculare care permit RIGI să discrimineze patogenul de la auto-ARN. Folosind îmbunătățirea fluorescenței induse de proteine cu o singură moleculă, Myong și colab. (2009) a descoperit o activitate robustă de translocare dsRNA cu adenozină 5-prim trifosfat a RIGI. Cardurile suprimă dramatic translocarea în absența 5-prim-trifosfatului, iar activarea cu 5-prim-trifosfat declanșează RIGI pentru a transloca preferențial pe dsRNA în CSI. Myong și colab. (2009) a concluzionat că această integrare funcțională a modelelor moleculare 2 ARN poate oferi un mijloc de a simți și contracara în mod specific virusurile replicatoare.

Oshiumi și colab. (2010) a declarat că RIPLET (RNF135; 611358) mediază poliubiquitinarea legată de lys63 a domeniului represor RIGI C-terminal și a cardurilor n-terminal. Ei au descoperit că fibroblastele, macrofagele și celulele dendritice de la șoarecii Riplet -/- au fost defecte pentru producerea IFN și a altor citokine ca răspuns la infecția cu virusuri ARN, dar nu cu virusuri ADN. Lipsa Riplet a abolit activarea Rigi în timpul infecției cu virusul ARN, iar șoarecii Riplet -/- au fost mai susceptibili la infecția cu virusul stomatitei veziculoase. Oshiumi și colab. (2010) a concluzionat că RIPLET este esențial pentru reglarea răspunsului imun înnăscut mediat de RIGI împotriva infecției cu virusul ARN in vivo.

Kok și colab. (2011) a remarcat faptul că RIGI împărtășește similitudinea structurală cu DICER (606241), o nuclează de tip RNase III care mediază interferența ARN și necesită parteneri de legare a dsRNA, cum ar fi PACT (PRKRA; 603424), pentru o activitate optimă. Ei au arătat că pactul este legat fizic de domeniul de represiune C-terminal al RIGI și a stimulat producția IFN de tip I indusă de RIGI. PACT a potențat activarea RIGI de către poli(I:C) și a ajutat la susținerea răspunsurilor antivirale. Kok și colab. (2011) a concluzionat că pactul are un rol important în inițierea și susținerea răspunsurilor antivirale dependente de RIGI.

Goubau și colab. (2014) a arătat că RIGI, codificat de DDX58, mediază răspunsurile antivirale la ARN-urile care poartă 5-prime-difosfați (5-prime-pp), precum și cei care poartă 5-prime-trifosfați (5-prime-ppp). Genomi din reovirusuri de mamifere cu 5-prime-PP termini, 5-prime-pp ARN izolat din drojdie virusul l-a și ARN-uri 5-prime-pp pereche de bază realizate prin transcriere in vitro sau sinteză chimică toate se leagă de RIGI și servesc ca agoniști RIGI. Mai mult, un răspuns RIGI-dependent la ARN 5-prim-pp este esențial pentru controlul infecției cu reovirus în celulele cultivate și la șoareci. Goubau și colab. (2014) a concluzionat că determinantul minim pentru recunoașterea RIGI este un ARN pereche de bază cu 5-prime-pp. Astfel de ARN – uri se găsesc în unele virusuri, dar nu și în celulele neinfectate, indicând faptul că recunoașterea ARN 5-prime-pp, precum cea a ARN 5-prime-ppp, acționează ca un mijloc puternic de auto/nediscriminare de către sistemul imunitar înnăscut.

mutațiile tdp43 (TARDBP; 605078), inclusiv ala315-to-thr (a315t; 605078.0009), sunt o cauză rară a sclerozei laterale amiotrofice (ALS10; 612069). Cu toate acestea, patologia TDP43, care codifică o proteină ribonucleară care leagă ARN implicată în procesarea ARN, este comună la peste 95% din cazurile de SLA. Șoarecii transgenici tdp43 a315t dezvoltă degenerarea neuronului motor dependent de vârstă și servesc drept model pentru ALS. Folosind traducerea purificării afinității ribozomilor și analiza microarray, MacNair și colab. (2016) a constatat că mai multe ARNm au fost reglementate anormal la șoarecii simptomatici tdp43 a315t în vârstă de 10 luni, comparativ cu controalele wildtype și șoarecii presimptomatici tdp32 a315t în vârstă de 5 luni. Printre ARNm-urile reglate greșit s-a numărat Ddx58, care a fost reglat de peste 2 ori la șoarecii mutanți. Analiza imunohistochimică a arătat o expresie anormal de crescută a Ddx58 în citoplasma neuronilor motori la șoarecii tdp43 a315t de 10 luni. Expresia ddx58 umană a fost, de asemenea, reglată în sus neuronii motori și celulele gliale din jurul măduvei spinării la pacienții sporadici și familiali cu ALS. Analiza imunoprecipitării ARN a arătat că Ddx58 a fost o țintă directă a Tdp43 în celulele neuroblastomului de șoarece transfectat.

structura cristalină

Pentru a înțelege sinergia dintre helicază și domeniul represor pentru legarea ARN și contribuția hidrolizei ATP la activarea RIGI, Jiang și colab. (2011) a determinat structura domeniului represor uman RIGI helicase în complex cu dsRNA și un analog ATP. Domeniul represor helicase se organizează într-un inel în jurul dsRNA, plafonând un capăt, în timp ce contactează ambele fire folosind motive necaracterizate anterior pentru a recunoaște dsRNA. Împrăștierea razelor X cu unghi mic, proteoliza limitată și fluorimetria de scanare diferențială au indicat faptul că RIGI se află într-o conformație extinsă și flexibilă care se compactează la legarea ARN. Aceste rezultate au oferit o imagine detaliată a rolului helicazei în recunoașterea dsRNA, sinergia dintre domeniul represor și helicaza pentru legarea ARN și organizarea RIGI de lungime întreagă legată de dsRNA și au furnizat dovezi ale unei modificări conformaționale la legarea ARN. Structura domeniului represor al helicazei RIGI este în concordanță cu translocarea dsRNA fără a se desface și a se lega cooperativ la ARN. Structura a dat o perspectivă fără precedent asupra imunității înnăscute și a avut un impact mai larg asupra altor domenii ale biologiei, inclusiv interferența ARN și repararea ADN-ului, care utilizează domenii omoloage de helicază cu DICER (606241) și FANCM (609644).

Peisley și colab. (2014) a raportat structura cristalină a tetramerului domeniului de activare și recrutare a caspazei Tandem Rigi umane (2card) legat de 3 lanțuri de diubiquitină legată de lys63 (K63-Ub2). 2CARD se asamblează într-un tetramer elicoidal asemănător unei ‘șaibe de blocare’, în care suprafața tetramerică servește ca platformă de semnalizare pentru recrutarea și activarea moleculei de semnalizare din aval, MAVS (609676). Lanțurile de ubiquitină sunt legate de-a lungul marginii exterioare a traiectoriei elicoidale, punând subunitățile adiacente ale 2CARD și stabilizând tetramerul 2card. Combinația de analize structurale și funcționale a arătat că aviditatea de legare dictează specificitatea K63-linkage și lungimea lanțului 2CARD și că conjugarea covalentă ubiquitină a 2CARD stabilizează în continuare interacțiunea Ub-2card și, astfel, tetramerul 2card.

sindromul Singleton-Merten 2

într-o mare familie coreeană de 4 generații cu glaucom, calcificare aortică și valvulară și anomalii scheletice (SGMRT2; 616298), Jang și colab. (2015) a identificat heterozigozitatea pentru o mutație missense în gena DDX58 (e373a; 609631.0001) care s-a separat de boală. Persoanele afectate dintr-o altă familie coreeană cu SGMRT2 care au prezentat doar glaucom și anomalii scheletice au fost heterozigote pentru o mutație diferită de missense în DDX58 (C268F; 609631.0002). Analiza funcțională a arătat că ambele mutații conferă activare constitutivă și au ca rezultat creșterea activității interferonului și expresia genelor stimulate de interferon.

asociații în așteptarea confirmării

din cauza ratei de eșec primar de 2 până la 10% a vaccinării împotriva rujeolei și a importanței imunității înnăscute pentru prevenirea sau reducerea replicării virale și răspândirea până la răspunsul imun adaptiv pentru eliminarea virusului, Haralambieva și colab. (2011) a efectuat un studiu cuprinzător privind asocierea genelor candidate într-o cohortă diversă rasial de 745 de școlari sănătoși din Minnesota care au avut 2 doze de vaccin împotriva rujeolei. Variantele din cadrul DDX58 au fost asociate cu variații ale anticorpilor specifici rujeolei la caucazieni. Patru polimorfisme DDX58 în dezechilibru ridicat de legătură au fost, de asemenea, asociate cu variații ale secreției ifng și IL2 (147680) specifice rujeolei la caucazieni. Variantele ADAR (146920) au avut, de asemenea, un rol în reglarea răspunsurilor ifng specifice rujeolei la caucazieni. Două SNP-uri INTRONICE OAS1 (164350) au fost asociate cu niveluri crescute de anticorpi neutralizanți la afro-americani. Haralambieva și colab. (2011) a concluzionat că mai multe gene de imunitate înnăscută și variante genetice sunt probabil implicate în modularea răspunsului imun adaptiv la vaccinul rujeolic viu atenuat la caucazieni și afro-americani.

Kato și colab. (2005) a generat șoareci cu deficit de Rigi și, folosind celule de la acești șoareci, a constatat că Rigi, și nu sistemul TLR, a jucat un rol esențial în răspunsurile antivirale în fibroblaste și celulele dendritice convenționale (DCs). În schimb, răspunsurile antivirale în DCs plasmacitoid, care produc abundent IFNA (147660), au folosit sistemul TLR, în principal Tlr7 (300365) și Tlr9 (605474), mai degrabă decât Rigi. Șoarecii Rigi – / – au supraviețuit rar până la naștere, iar examinarea histologică a șoarecilor embrionari day-12.5 a arătat o degenerare hepatică masivă. Supraviețuitorii au întârziat creșterea și au murit în termen de 3 săptămâni de la naștere.

folosind șoareci cu deficit de MDA5 (606951), Kato și colab. (2006) a arătat că MDA5 și RIG1 recunosc diferite tipuri de ARN-uri dublu catenare: MDA5 recunoaște acidul poliinozin-policitidilic și RIG1 detectează ARN-uri dublu catenare transcrise in vitro. Virusurile ARN sunt, de asemenea, recunoscute diferențiat de RIG1 și MDA5. Kato și colab. (2006) a constatat că RIG1 este esențial pentru producerea de interferoni ca răspuns la virusurile ARN, inclusiv paramixovirusurile, virusul gripal și virusul encefalitei japoneze, în timp ce MDA5 este esențial pentru detectarea picornavirusului. Mai mult, șoarecii Rig1-null și Mda5-null sunt foarte susceptibili la infecția cu aceste virusuri ARN respective în comparație cu șoarecii de control. Kato și colab. (2006) au concluzionat că, luate împreună, datele lor arată că RIG1 și MDA5 disting diferite virusuri ARN și sunt critice pentru răspunsurile antivirale ale gazdei.