CC BY
241
© КАЛИНИНА О.В., ДМИТРИЕВ А.В., 2015 УДК 578.891578.5
Калинина О.В.1'2, Дмитриев А.В.3'4
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНОМА И ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ
ВИРУСА ГЕПАТИТА С
1ФБУН «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Пастера» Роспотребнадзора, 197101, Санкт-Петербург; 2ФГБУ «Северо-Западный федеральный медицинский исследовательский центр имени Алмазова», 197341, Санкт-Петербург, 3ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины», 197376, Санкт-Петербург, 4Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), 190013, Санкт-Петербург.
В обзоре обобщены современные данные об организации генома и полипротеина вируса гепатита С. Описана функциональная роль структурных и неструктурных белков вируса, в том числе их взаимодействие с клеточными регуляторными белками и структурными элементами клетки. Представлены характерные особенности жизненного цикла вируса гепатита С, дополняющие знания о патогенезе вирусного гепатита С. Ключевые слова: вирус гепатита С, функциональная организация генома, полипротеин, жизненный цикл
Вирус гепатита С (ВГС) относится к семейству Fla-viviridae, род Hepacivirus. Его геном представлен (+)-це-пью РНК длиной около 9600 нуклеотидов [1]. Открытая рамка считывания (ORF) кодирует полипротеин, состоящий из 3011-3033 аминокислотных остатков (ам.о.), который в результате посттрансляционного процессинга расщепляется вирусными и клеточными протеазами на 10 вирусных белков (рис. 1) [1, 2]. На N-концевом участке полипротеина ВГС располагаются структурные белки: белок капсида (core) и два гликопротеиновых белка оболочки (Е1 и Е2). Остальные две трети генома ВГС кодируют неструктурные белки р7, NS2, NS3, NS4A, NS4B, NS5A и NS5B, которые координируют внутриклеточные процессы жизненного цикла вируса. На 5'- и 3'-концах oRF ограничена короткими нетранслируемы-ми участками 5'UTR и 3'UTR, содержащими ключевые последовательности и структурные элементы, необходимые для репликации вирусного генома и инициации трансляции полипротеина.
Нетранслируемые участки генома
5'UTR состоит из 341 нуклеотида, включает внутренний сайт связывания рибосомы (IRES) и является наиболее консервативным участком генома [1, 3]. Во вторичной структуре 5'UTR области имеются 4 независимых домена: I, II, III и IV. Домены I и II необходимы для репликации генома, домены II, III и IV - для инициации трансляции по кэп-независимому механизму [3]. Последние обусловливают прямое связывание с 40S-субъединицей рибосомы, ее конформационные изменения, вовлечение клеточных инициирующих факторов eIF3 и Met-tRNA-eIF2-GTP для формирования активного трансляционного комплекса, и начало трансляции с кодона AUG в положении 342 [4].
3UTR состоит из трех участков: сразу за стоп-кодоном располагается вариабельный участок длиной 27-70 нуклеотидов, за которым следует полиуридино-вая/пиримидиновая (polyU/UC) последовательность, далее - высококонсервативный участок длиной 98 нуклеотидов, названный Х-РНК [1, 5]. Размер участка polyU/ UC коррелирует со способностью вирусной РНК к репликации. Х-РНК имеет сложную вторичную структуру, состоящую из трех шпилек, обеспечивающих связывание вирусной РНК-зависимой РНК-полимеразы (RdRp),
Для корреспонденции: Калинина Ольга Викторовна, [email protected]
формирование репликативного комплекса и инициацию репликации вирусного генома. 3UTR также участвует в стабилизации и упаковке вирусного генома [5].
Структурные белки: Core, E1, E2
В результате процессинга под действием сигнальных клеточных пептидаз образуется Core белок р23 (192 ам.о.), который остается ассоциированным с мембраной эндоплазматического ретикулума (ЭР); дальнейший процессинг с участием мембран-ассоциированной сигнальной пептидпептидазой приводит к высвобождению Core белка р21 (174 ам.о.) [6]. Именно Core р21 идентифицируется в образцах сыворотки крови пациентов, инфицированных ВГС. В Core-белке имеются 2 домена: гидрофильный (с 1 по 122 ам.о.) и гидрофобный (с 123 по 173 ам.о.), что характерно для всех представителей семейства Flaviviridae. Данный белок обнаруживается в цитоплазме и ядре. Основной его функцией является формирование нуклеокапсида, инициация упаковки генома и сборки оболочки вириона.
Помимо участия в морфогенезе вируса Core-белок взаимодействует с различными клеточными регулятор-ными белками и некоторыми структурными элементами клетки: с белком р53, с сигнальным комплексом TNF-R1-TRADD-TRAF2 и рецептором фактора некроза опухолей TNF-R1, с р38 МАРК (митоген-активирующая протеинкиназа); может усиливать действие STAT3 (активатор транскрипции), ингибировать активность каспазы-3 [7-9]; взаимодействовать с микротрубочками клетки и влиять на скорость их полимеризации, что свидетельствует о его участии в транспорте вирусной частицы как при проникновении в клетку, так и при сборке вириона [10]. В клеточной культуре Huh-7 Core-белок найден ассоциированным с поверхностью липидных капелек (везикул), где он локализуется вместе с аполи-попротеином All [11]. Вследствие положительной регуляции биосинтеза жирных кислот в клетке Core-белок играет значительную роль в развитии стеатоза у больных, хронически инфицированных вирусом гепатита С (ХГС). Посредством взаимодействия с SOCS-1 (супрес-сор сигнального цитокина) или инактивации опухолевого супрессора белка промиелоцитарного лейкоза (tumor suppressor PML) Core-белок может стимулировать развитие первичного рака печени у больных ХГС [12]. Обнаружение Core-белка на внешней мембране митохондрий позволило сделать предположение об его влиянии на липидный метаболизм клетки и запуск апоптоза.
Недавно был описан новый короткоживущий белок, названный F или Core+1/ARFP (17 кД), синтезируемый с альтернативной рамки считывания в результате -2/+1-сдвига и/или с внутреннего инициирующего кодона (AUG85 или AUG87), расположенного в Core гене [13]. В экспериментах in vitro рекомбинантный F-белок репрессирует экспрессию Core-белка [13]. бедует отметить, что до сих пор F-белок не обнаружен ни в образцах сыворотки крови, ни в биоптатах пациентов, инфицированных
Структурная организация генома и полипротеина ВГС: а - (+)-цепь РНК ВГС со схематическим изображением вторичной структуры IRES на 5'UTR и вторичных структур на 3'UTR. Альтернативная рамка считывания (-2/+1), кодирующая белок F, расположена под (+)-цепью РНК ВГС. б - на полипротеине ВГС вытянутыми треугольниками показаны
сайты расщепления клеточной сигнальной пептидазой, звездочкой - клеточной сигнальной пептидпептидазой, светлой стрелкой - вирусной автопротеазой NS2/NS3, темными стрелками - вирусной протеазой NS3/NS4A; в - схематическое изображение начала синтеза F (Core+1/ARFP)
белка генотипа 1а с альтерантивной рамки (-2/+1) считывания.
ВГС, однако антитела к этому белку выявляются у 25% больных ХГС и более чем у 50% больных ХГС с первичным раком печени [14]. Функция этого белка неизвестна, однако предполагают, что он играет роль в морфогенезе вируса и патогенезе развития гепатокарциномы.
Гликопротеины оболочки Е1 (31 кД, 192 ам.о.) и Е2 (70 кД, 363-367 ам.о.) являются трансмембранными белками I типа с эктодоменами на N-конце и гидрофобными якорными доменами на С-конце [1]. После процессинга сигнальными клеточными пептидазами белки Е1 и Е2 остаются ассоциированными с мембранами ЭР за счет С-концевых якорных доменов. Белки Е1 и Е2 образуют стабильный гетеродимер с нековалентными связями и белковые агрегаты, соединенные дисульфидными мостиками, которые соответствуют аберрантной сборке [15]. Нековалентные гетеродимеры Е1/Е2 принимают участие в связывании с лектиновыми рецепторами C-типа (DC-SIGN и L-SIGN), расположенными на поверхности дендритных, эндотелиальных и Т-клеток, которые, как предполагают, захватывают вирусные частицы и способствуют их транспорту к гепатоцитам через эндотелий [16]. В экспериментах in vitro с использованием псевдочастиц (HCVpp) и репликона JFH1 (HCVcc) доказано, что белок Е2 взаимодействует с трансмембранными рецепторами: тетраспанином СD81 и липопротеиновым скавенджер-рецептором класса В типа I (SR-BI), обеспечивающим селективный «захват» гепатоцитом холестеринового эфира от липопротеинов высокой плотности, содержащих аполипопротеин А [17, 18]. Недавно установлена способность белков Е1 и Е2 взаимодействовать с трансмембранными белками Qaudrn-1 (CLDN-1) и ОссШт (OCLN), которые способствуют образованию плотных контактов между мембранами эпителиальных клеток, блокируя и контролируя свободное перемещение макромолекул, жидкостей и ионов между клетками [19, 20].
Белок Е2 содержит иммунодоминантные домены, обусловливающие выработку вируснейтрализующих антител. На N-конце находится наиболее гипервариабельный участок 1 (HVR1), включающий 27 ам.о. в положении с 384 по
410 (здесь и далее согласно нумерации полипротеина ре-ференс изолята р|6СР). Высокая вариабельность НУЛ наблюдается даже между изолятами, выделенными от одного пациента в различные периоды заболевания [21]. Второй гипервариабельный участок (НУГ2) включает 9 ам.о. в положении с 474 по 482, третий (НУГ3) - 36 ам.о. в положении с 431 по 466 [22]. Мутации в этих областях, особенно в НУП, способствуют персистенции вируса, обеспечивая непрерывное формирование новых антигенных вариантов, ускользающих от действия иммунной системы хозяина. У изолятов субтипа 3а в Е2 были обнаружены еще 2 гипервариабельных участка (НУЯ495 и НУГ575), подверженных позитивной селекции при острой вирусной инфекции [23]. Только у изолятов субтипа 1Ь в Е2 имеется консервативный участок, названный PePНD-домен (12 ам.о.), аминокислотная последовательность которого гомологична сайту фосфорилирования рибосомального фактора инициации транскрипции (е№2а), в результате чего белок Е2 может взаимодействовать с протеинкиназой Я (РЕТ), блокируя ее каталитическую функцию при фосфорилировании е1Б2а, которое необходимо для ингибирования процесса трансляции в клетке [24].
Неструктурные белки: р7, ^2, ^3, ^4А, ^4В,
После структурных белков на полипротеине располагается небольшой гидрофобный белок р7 (63 ам.о.), обладающий способностью образовывать ионные каналы в липидных мембранах, что влияет на производство вирусных частиц [25]. Зависимость процесса сборки ви-рионов ВГС от способности белка р7 образовывать ионные каналы сделала данный белок важной мишенью для разработки новых противовирусных препаратов.
Белок №2 (23 кД, 217 ам.о.) - трансмембранный гидрофобный белок, образующий вместе с П-концевым доменом (180 ам.о.) белка NS3 цинк-зависимую цистеи-новую автопротеазу, которая обеспечивает процессинг NS2/NS3 [1, 26]. Для каталической активности автопро-теазы необходимы в NS2 белке гистидин в положении
952, глутаминовая кислота - в 972 и цистеин - в 993. В N-концевом домене белка NS3 располагается цинксвя-зывающий домен, обладающий стимулирующим эффектом на активность всего фермента. Установлено, что взаимодействие белка NS2 со структурными и неструктурными белками регулирует сборку вирусных частиц [26].
Белок NS3 (67 кД, 632 ам.о.) является многофункциональным белком: N-концевой домен - сериновая протеаза, которая обеспечивает процессинг NS3/NS4A, NS4A/ NS4B, NS4B/NS5A, NS5A/NS5B; С-концевой домен - РНК-хеликаза с нуклеозидтрифосфатазной/РНК-хеликазной активностью, способная расплетать как РНК, так и ДНК [1, 27]. Для каталитической активности сериновой протеазы необходимы гистидин в положении 1083, аспарагин - в 1107 и серин - в 1165 [27]. Активация РНК-хеликазной активности происходит после прямого взаимодействия протеазного домена белка Ns3 с вирусной RdRp [28].
Хотя N-концевой домен белка NS3 и обладает самостоятельной каталитической активностью, для эффективного протеолитического процессинга требуется небольшой белок NS4A (8 кД, 53 ам.о.), выступающий в роли кофактора. Комплекс NS3-NS4A способен ин-гибировать RIG-I (retinoic acid inducible gene) и TLR3 (Toll-like receptor 3) - сигнальные пути активации ин-терферонов IFN-a и IFN-P посредством расщепления двух клеточных белков, MAVS (mithochondria-associated anti-viral signaling protein) и TRlF (Toll/interleukin-1 receptor domain containing adaptor inducing IFN-P), а также влиять на ряд других клеточных функций [29, 30]. В связи с этим Ns3 представляет собой одну из наиболее привлекательных мишеней для антивирусной терапии.
Белок NS4B (27 кД, 262 ам.о.) - трансмембранный белок, имеющий 4 гидрофобных домена. Недавно установлено, что NS4B индуцирует на основе ЭР образование мембранной сети (membranous web), богатой холестерином, и оказывает влияние на репликацию вирусной РНК [31]. Данный белок способен активировать различные клеточные белки, участвующие в регуляции жизненного цикла клетки и обусловливающие онкогенную трансформацию клетки: Bcl-2 (B-cell lymphoma 2), ММР-2 (matrix metallo-proteinase-2), клеточные сигнальные каскады sTAT3 (signal transducer and activators of transcription3) и семейство протеинкиназ C; супрессировать RIG-I опосредованную продукцию IFN-P посредством прямого взаимодействия с STING (stimulator of interferon genes) [32, 33].
Белок NS5A (56 кД или 58 кД, 447-466 ам.о.) является цинксодержащим фосфопротеином и имеет цитоплазма-тическую локализацию в ЭР за счет наличия на N-конце a-спирального участка, служащего мембранным якорем и обеспечивающего «платформу» для вовлечения белков, необходимых для репликации вирусной РНК [34]. Усеченная форма белка Ns5A, образующаяся после отщепления a-спирального участка клеточными про-теазами caspase 3 и 6, обнаруживается в ядре. В белке NS5A выделяют 3 основных домена, разделенных low complexity sequences (LCSs): домены I и II участвуют в репликации, домен III вовлечен в формирование вирио-нов. Домен I обладает РНК-связывающей активностью, а также может связываться с OSBP (oxysterol binding protein), что играет существенную роль при созревании вириона. Домен II содержит PKR-связывающий участок (сайт ингибирования интерферон-индуцируемой проте-инкиназы PKR). Полагают, что посредством этого сайта белок NS5A взаимодействует с каталитическим доменом протеинкиназы PKR, ингибируя ее активность [35]. В PKR-связывающем участке присутствует аминокислотная последовательность, получившая название ISDR-
область (INF-a sensitivity determining region), мутации в которой, как показано в ряде исследований, ассоциированы с резистентностью изолятов ВГС субтипа 1b к действию интерферона [36, 37]. Помимо этого, домен II активирует c-Raf-киназу, вовлекая ее в репликативный комплекс. Домен III включает вариабельную область V3, которая, предположительно, также участвует в формировании резистентности ВГС к интерферону [37].
Белок NS5B (68 кД, 591 ам.о.) принадлежит к классу интегральных мембранных белков и является РНК-зависимой РНК-полимеразой, содержащей в своем составе мотив GDD (Gly-Asp-Asp), типичный для всех полимераз [1]. Данный фермент обладает характерной для односубъединичных полимераз пространственной структурой «правой руки», в которой выделяют 3 домена: «ладонь», где расположен каталитический центр, «большой палец» и «пальцы», окружающие «ладонь» и образующие «канал» для связывания с одноцепочечной РНК-матрицей [38]. Из «большого» пальца выступает Р-шпилька, функция которой привлечение РНК-матрицы к каталитическому сайту в корректном положении. На С-конце RdRр расположен гидрофобный участок (21 ам.о.), служащий мембранным якорем [1]. RdRр способна инициировать синтез РНК как по праймерзависимому, так и по праймернезависимому de novo типу, связываясь с Х-РНК фрагментом и/или с polyU/UC в 3'UTR [39]. RdRр инициирует репликацию комплементарной (-)-це-пи РНК с геномной (+)-цепи РНК, с полученной (-)-цепи РНК этот же фермент реплицирует геномную (+)-цепь РНК. На активность RdRр влияют как вирусные NS3 и NS5A, так и некоторые клеточные белки (кофакторы), например циклофилин А и циклофилин B [40].
Структура вириона
Вирион ВГС представляет собой сферическую частицу гексагональной формы размером 35-65 нм, плотность которой варьирует в широких диапазонах и зависит от состава вириона. Вирусные частицы ВГС, выделяемые из фракции сахарозы высокой плотности (1,22-1,25 г/мл), имеют только нуклеокапсид [41], тогда как из низкой плотности (1,08-1,11 г/мл) - нуклеокапсид, окруженный вирусными гликопротеинами оболочки Е1 и Е2, и липид-ный бислой. В свою очередь гликопротеины оболочки Е1 и Е2 могут быть ассоциированны с липопротеинами низкой (LDL) и/или очень низкой плотности (VLDL), с апо-липопротеином В (ApoB), аполипопротеином Е (АроЕ), аполипопротеином C1 (АроC1), триглицеридами и/или холестерином [42-45]. Вирусные частицы, ассоциированные с LDL и VLDL, получили название «липо-вирусные частицы» (lipoviral particle). В последнее десятилетие стало очевидным, что сывороточные липопротеины играют значительную роль в обеспечении проникновения вири-она (lipoviral particle) в клетку, его сборке и, возможно, ускользании от действия иммунной системы [46]. Именно вирусные частицы, ассоциированные с липопротеина-ми, являются наиболее инфекционными.
жизненный цикл
Основной мишенью ВГС являются гепатоциты, однако ВГС может также инфицировать мононуклеарные клетки периферической крови (В- и Т-лимфоциты, моноциты), клетки центральной нервной системы [47].
В 2005 г. T. Wakita и соавт. [48] получили репликон изо-лята JFH1 ВГС генотипа 2а, выделенного от пациента с фульминантным гепатитом. Трансфекция и последующая репликация JFH1-репликона в клеточной культуре Huh-7.5 привели к образованию вирусных частиц (HCVcc) и эффективной их секреции в культуральную среду. Вновь
синтезированные вирусные частицы HCVcc были способны не только инфицировать de novo нативную клеточную культуру Huh-7.5, но и вызывать инфекцию у шимпанзе и мышей с имплантированными человеческими гепатоци-тами [49]. С этого момента началась «новая эра» в изучении всех этапов морфогенеза ВГС.
Рецепторы липопротеинов низкой плотности (LDLRs) и глюкозамингликаны (GAGs) считаются основными факторами, инициирующими прикрепление вириона к поверхности гепатоцита. На этапе проникновения в клетку вирион взаимодействует с sR-BI, CD81, белками слияния Qaudin-1 и Оccludin [17-20, 44]. Далее происходят клатринопосредованный эндоцитоз, слияние вирусной оболочки с мембраной эндосом при низких значениях рН и выход РНК ВГС в цитоплазму [50]. Трансляция по кэп-независимому механизму с AUG-кодона, расположенного в IRES, и процессинг идут в шероховатом ЭР. Для образования эффективного репликативного комплекса ВГС необходимы С-концевые элементы белка NS4B, который индуцирует формирование мембранной сети, богатой холестерином, что служит платформой для репликативного комплекса. [35]. Вовлечение других неструктурных белков ВГС в репликативный комплекс зависит от специфических мембранных доменов, расположенных на N-концах NS4A- и NS5А-белков, а также на С-конце Ш5В [31].
К настоящему времени идентифицировано несколько клеточных белков и факторов, в том числе различные компоненты метаболизма липидов, которые влияют на формирование репликативного комплекса и/или необходимы для эффективной репликации ВГС. К ним относятся везикул-ассоциированные мембранные белки субтипов A (VAP-A) и В (VAP-B), участвующие во внутриклеточном трафике везикул между ЭР и аппаратом Гольджи; геранилгерани-лированный белок FBL-2 (F-box of leucine-rich repeat protein 2), Raf-1 киназа, циклофилин B, нуклеолин [40, 51, 52]. Связывание VAP-A с белками NS5A и NS5B обеспечивает их транспорт к богатым холестерином мембранам. Гипер-фосфорилирование NS5A ингибирует его взаимодействие с VAP-A. Снижение концентрации эндогенного VAP-В уменьшает экспрессию Ns5B, но не влияет на экспрессию NS5A [51]. Связывание геранилгеранилированного FBL-2-белка с NS5A-белком является критичным для РНК-репликации [52]. Установлено, что ингибирование энзи-матической активности геранилгеранил трансферазы I, вовлеченной в синтез холестерина, приводит к разрушению репликативного комплекса ВГС. Циклофилин B стимулирует РНК-связываюшую активность белка NS5B [40]. На эффективность репликации также влияет взаимодействие вирусных белков друг с другом: NS5B с NS3/4A и NS5A.
Формирование вирусных частиц происходит на поверхности липидных капелек, входящих в состав мембранной сети, где располагаются предшественики VLDL [11, 43, 46]. Механизмы, регулирующие переключение между репликацией, трансляцией и сборкой вирусных частиц, еще не до конца понятны. Одним из регуляторов переключения этих процессов выступает белок NS5A, локализованный на ЭР и липидных капельках, входящих в состав «мембранной сети» [34, 37]. Связь NS5A с Сore-белком играет ключевую роль на ранних этапах сборки нуклеокапсида [53]. Core-белок, ассоциированный с мембранами липидных капелек, «притягивает» неструктурные белки и реплика-тивный комплекс, расположенный на мембранной сети, к мембранам липидных капелек, где происходит олигомери-зация белков оболочки в капсид и упаковка РНК ВГС [11]. Предполагается, что взаимодействие ^ге-белка с РНК может служить сигналом для переключения с репликации РНК на ее упаковку в нуклеокапсид.
Вновь собранные частицы покидают клетку, используя VLDL-трафик [46].
Несмотря на то что за последние несколько лет произошел существенный сдвиг в понимании морфогенеза ВГС, многие вопросы остаются еще открытыми и продолжают активно изучаться.
Благодарность
Статья подготовлена при поддержке гранта Российского научного фонда - РНФ (приоритетное направление деятельности РНФ «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами», соглашение №14-15-00546).
Сведения об авторах:
Калинина Ольга Викторовна (Kalinina О. V.) - д-р биол. наук, вед. науч. сотр. лаборатории молекулярной микробиологии ФБУН «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Пастера» Роспотребнадзора, 197101, Санкт-Петербург, ул. Мира 14; ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории молекулярной кардиологии ФГБУ «Северо-Западный федеральный медицинский исследовательский центр имени Aлмазова», 197341 Санкт-Петербург, ул. Aккуратова 2; e-mail: [email protected]
Дмитриев Ллександр Валентинович (Dmitriev A. V) -д-р биол.наук, зам. директора по научной работе ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины», 197376, Санкт-Петербург, ул. акад. Павлова 12; проф. каф. молекулярной биотехнологии Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета), 190013, Санкт-Петербург, Московский пр. 26; e-mail: [email protected]
ЛИТЕ РAТ У РA/REFERENCES
1. Lindenbach B.D., Rice C.M. Unrevalling hepatitis C virus replication from genome to function. Nature. 2005; 436 (7053): 933-8.
2. Choo Q.L., Richman K.H., Han J.H., Berger K., Lee C., Dong C. et al. Genetic organization and diversity of the hepatitis C virus. Proc. Natl. Acad Sci. USA. 1991; 88 (6): 2451-55.
3. Honda M., Brown E.A., Lemon S.M. Stability of stem-loop involving the initiator AUG controls the efficiency of internal initiation of translation on hepatitis C virus RNA. RNA. 1996; 2: 995-68.
4. Spahn C.M., Kieft J.S., Grassucci R.A., Penczek PA., Zhou_X, Doudna J.A. et al. Hepatitis C virus IRES RNA-induced changes in the conformation of the 40s ribosomal subunit. Science. 2001; 291 (5510): 1959-62.
5. Kolykhalov A.A., Mihalik K., Feinstone S.M., Rice C.M. Hepatitis C virus-encoded enzymatic activities and conserved RNA elements in the 3' nontranslated region are essential for virus replication in vivo. J. Virol. 2000; 74 (4): 2046-51.
6. Santolini E., Migliaccio G., La Monica N. Biosynthesis and biochemical properties of the hepatitis C virus core protein. J. Virol. 1994; 68 (6): 3631-41.
7. Lu W., Lo S.Y., Chen M., Wu K., Fung Y.K., Ou J.H. Activation of p53 tumor suppressor by hepatitis C virus core protein. Virology. 1999; 264 (1): 134-41.
8. Yoshida T., Hanada T., Tokuhisa T., Kosai K., Sata M., Kohara M. et al. Activation of STAT3 by the hepatitis C virus core protein leads to cellular transformation. J. Exp. Med. 2002; 196 (5): 641-53.
9. Tsutsumi T., Suzuki T., Moriya K., Shintani Y., Fujie H., Miyoshi H., et al. Hepatitis C virus core protein activates ERK and p38 MAPK in cooperation with ethanol in transgenic mice. Hepatology. 2003; 38
(4): 820-8.
10. Roohvand F., Maillard P., Lavergne J.P., Boulant S., Walic M., An-dreo U. et al. Initiation of hepatitis C virus infection requires the dynamic microtubule network: role of the viral nucleocapsid protein. J. Biol. Chem. 2009; 284 (20): 13778-91.
11. Miyanari Y., Atsuzawa K., Usuda N., Watashi K., Hishiki T., Zayas M. et al. The lipid droplet is an important organelle for hepatitis C virus production. Nat. Cell Biol. 2007; 9 (9): 1089-97.
12. Miyoshi H., Fujie H., Shintani Y., Tsutsumi T., Shinzawa S., Makuuchi M. et al. Hepatitis C virus core protein exerts an inhibitory
effect on suppressor of cytokine signaling (SOCS)-l gene expression. J. Hepatol. 2005; 43 (5): 757-63.
13. Vassilaki N., Mavromara P. Two alternative translation mechanisms are responsible for the expression of the HCV ARFP/F/ core+1 coding open reading frame. J. Biol. Chem. 2003; 278 (42): 40503-13.
14. Dalagiorgou G., Vassilaki N., Foka P., Boumlic A., Kakkanas A., Koch-lios E. et al. High levels of HCV core+1 antibodies in HCV patients with hepatocellular carcinoma. J. Gen. Virol. 2011; 92 (6): 1343-51.
15. Deleersnyder V., Pillez A., Wychowski C., Blight K., Xu J., Hahn Y.S. et al. Formation of native hepatitis C virus glycoprotein complexes. J. Virol. 1997; 71 (1): 697-704.
16. Cormier E., Durso R.J., Tsamis F., Boussemart L., Manix C., Olson W.C. et al. L-SIGN (CD209L) and DC-SIGN (CD209) mediate transinfection of liver cells by hepatitis C virus. Proc. Natl. Acad. Ssi. USA. 2004; 101 (39): 14067-72.
17. Pileri P., Uematsu Y., Campagnoli S., Galli G., Falugi F., Petracca R. et al. Binding of hepatitis C virus to CD81. Science. 1998; 282 (5390): 938-41.
18. Heo T.H., Lee S.M., Bartosch B., Cosset F.L., Kang C.Y. Hepatitis C virus E2 links soluble human CD81 and SR-B1 protein. Virus Res. 2006; 121 (1): 58-64.
19. Evans M.J., von Hahn T., Tscherne D.M., Syder A.J., Panis M., Wolk B. et al. Claudin-1 is a hepatitis C virus co-receptor required for a late step in entry. Nature. 2007; 446 (7137): 801-5.
20. Ploss A., Evans M.J., Gaysinskaya V.A., Panis M., You H., de Jong Y.P. et al. Human occludin is a hepatitis C virus entry factor required for infection of mouse cells. Nature. 2009; 457 (7231): 882-6.
21. Farci P., Shimoda A., Coiana A., Diaz G., Peddis G., Melpolder J.C. et al. The outcome of acute hepatitis C predicted by the evolution of the viral quasispecies. Science. 2000; 288 (5464): 339-44.
22. Torres-Puente M., Cuevas J.M., Jiménez-Hernández N., Bracho M.A., García-Robles I., Wrobel B. et al. Using evolutionary tools to refine the new hypervariable region 3 within the envelope 2 protein of hepatitis C virus. Infect. Genet. Evol. 2008; 8 (1): 74-82.
23. Humphreys I., Fleming V., Fabris P., Parker J., Schulenberg B., Brown A. et al. Full-length characterization of hepatitis C virus subtype 3a reveals novel hypervariable regions under positive selection during acute infection. J. Virol. 2009; 83 (22): 11456-66.
24. Taylor D.R., Shi S.T., Romano P.R., Barber G.N., Lai M.M. Inhibition of the interferon-inducible protein kinase PKR by HCV E2 protein. Science. 1999; 285 (5424): 107-10.
25. Steinmann E., Pietschmann T. Hepatitis C virus p7-a viroporin crucial for virus assembly and an emerging target for antiviral therapy. Viruses. 2010; 2 (9): 2078-95.
26. Ma Y., Anantpadma M., Timpe J.M., Shanmugam, Singh S.M., Lemon S.M. et al. Hepatitis C virus NS2 protein serves as a scaffold for virus assembly by interacting with both structural and nonstructural proteins. J. Virol. 2011; 85 (1): 86-97.
27. Tomei L., Failla C., Santolini E., De Francesco R., La Monica N. NS3 is a serine protease required for processing of hepatitis C virus polyprotein. J Virol. 1993; 67 (7): 4017-26.
28. Jennings T.A., Chen Y., Sikora D., Harrison M.K., Sikora B., Huang L. et al. RNA unwinding activity of the hepatitis C virus NS3 heli-case is modulated by the NS5B polymerase. Biochemistry. 2008; 47 (4): 1126-35.
29. Meylan E., Curran J., Hofmann K., Moradpour D., Binder M., Bartenschlager R. et al. Cardif is an adaptor protein in the RIG-I antiviral pathway and is targeted by hepatitis C virus. Nature. 2005; 437 (7062): 1167-72.
30. Baril M., Racine M.E., Penin F., Lamarre D. MAVS dimer is a crucial signaling component of innate immunity and the target of hepatitis C virus NS3/4A protease. J. Virol. 2009; 83 (3): 1299-1311.
31. Moradpour D., Penin F., Rice C. M. Replication of hepatitis C virus. Nat. Rev. Microbiol. 2007; 5 (6): 453-63.
32. Li Y., Zhang Q., Liu Y., Luo Z., Kang L., Qu J. et al. Hepatitis C virus activates Bcl-2 and MMP-2 expression through multiple cellular signaling pathways. J. Virol. 2012; 86 (23): 12531-43.
33. Nitta S., Sakamoto N., Nakagawa M., Kakinuma S., Mishima K., Kusano-Kitazume A. et al. Hepatitis C virus NS4B protein targets STING and abrogates RIG-I-mediated type-I interferon-dependent innate immunity. Hepatology. 2013; 57 (1): 46-58.
34. Tellinghuisen T., Marcotrigiano J., Rice C.M. Structure of the zinc-binding domain of an essential component of the hepatitis C virus replicase. Nature. 2005; 435 (7040): 374-9.
35. Gale M.Jr., Blakely C.M., Kwieciszewski B., Tan S.L., Dossett M., Tang N.M. et al. Control of PKR protein kinase by hepatitis C virus nonstructural 5A protein: molecular mechanisms of kinase regulation. Mol. Cell Biol. 1998; 18 (9): 5208-18.
36. Enomoto N., Sakuma I., Asahina Y., Kurosaki M., Murakami T., Ya-mamoto C. et al. Mutations in the nonstructural protein 5A gene and response to interferon in patients with chronic hepatitis C virus 1b infection. N. Eng. J. Med. 1996; 334 (2): 77-81.
37. Yuan H.J., Jain M., Snow K.K., Gale M.Jr., Lee W.M., HALT-C Trial Group. Evolution of hepatitis C virus NS5A region in breakthrough patients during pegylated interferon and ribavirin therapy. J. Viral Hepatit. 2010; 17 (3): 208-16.
38. Bressanelli S., Tomei L., Roussel A., Incitti I., Vitale R.L., Mathieu M. et al. Crystal structure of the RNA-dependent RNA polymerase of hepatitis C virus. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999; 96 (23): 13034-9.
39. Ranjith-Kumar C.T., Gutshall L., Kim M.J., Sarisky R.T., Kao C.C. Requirements for de novo initiation of RNA synthesis by recombinant flaviviral RNA-dependent RNA polymerases. J. Virol. 2002; 76 (24): 12526-36.
40. Watashi K., Ishii N., Hijikata M., Inoue D., Murata T., Miyanari Y. et al. Cyclophilin B is a functional regulator of hepatitis C virus RNA polymerase. Mol. Cell. 2005; 19 (1): 111-22.
41. Maillard P., Krawczynski K., Nitkiewicz J., Bronnert C., Sidorkie-wicz M., Gounon P. et al. Nonenveloped nucleocapsids of hepatitis C virus in the serum of infected patients. J. Virol. 2001; 75 (17): 8240-50.
42. Agnello V., Abel G., Elfahal M., Knight G.B., Zhang Q.X. Hepatitis C virus and other flaviviridae viruses enter cells via low density lipoprotein receptor. Proc. Natl. Acad. Ssi. USA. 1999; 96 (22): 12766-71.
43. Aizaki H., Morikawa K., Fukasawa M., Hara H., Inoue Y., Tani H. et al. Critical role of virion-associated cholesterol and sphingolipid in hepatitis C virus infection. J. Virol. 2008; 82 (12): 5715-24.
44. Maillard P., Huby T., Andreo U., Moreau M., Chapman J., Bud-kowska A. The interaction of natural hepatitis C virus with human scavenger receptor SR-BI/Cla1 is mediated by ApoB-containing lipoproteins. FASEB J. 2006; 20 (6): 735-7.
45. Meunier J.C., Russell R.S., Engle R.E., Faulk K.N., Purcell R.H., Emerson S.U. Apolipoprotein c1 association with hepatitis C virus. J. Virol. 2008; 82 (19): 9647-56.
46. Huang H., Sun F., Owen D.M., Li W., Chen Y., Gale M.Jr. et al. Hepatitis C virus production by human hepatocytes dependent on assembly and secretion of very low-density lipoproteins. Proc. Natl. Acad. Ssi. USA. 2007; 104 (14): 5848-53.
47. Wilkinson J., Radkowski M., Laskus T. Hepatitis C virus neuroinvasion: identification of infected cells. J. Virol. 2009; 83 (3): 1309-12.
48. Wakita T., Pietschmann T., Kato T., Date T., Miyamoto M., Zhao Z. et al. Production of infectious hepatitis C virus in tissue culture from a cloned viral genome. Nat. Med. 2005; 11 (7): 791-6.
49. Lindenbach B., Evans M., Syder A., Wölk B., Tellinghuisen T., Liu C. et al. Complete replication of hepatitis C virus in cell culture. Science. 2005; 309 (5734): 623-6.
50. Meertens L., Bertaux C., Dragic T. Hepatitis C virus entry requires a critical postinternalization step and delivery to early endosomes via clathrin-coated vesicles. J. Virol. 2006; 80 (23): 11571-8.
51. Hamamoto I., Nishimura Y., Okamoto T., Aizaki H., Liu M., Mori Y. et al. Human VAP-B is involved in hepatitis C virus replication through interaction with NS5A and NS5B. J. Virol. 2005; 79 (21): 13473-82.
52. Wang C., Gale M.Jr., Keller B.C., Huang H., Brown M.S., Goldstein J.L. et al. Identification of FBL2 as a geranylgeranylated cellular protein required for hepatitis C virus RNA replication. Mol. Cell. 2005; 18 (4): 425-34.
53. Masaki T., Suzuki R., Murakami K., Aizaki H., Ishii K., Murayama A. et al. Interaction of hepatitis C virus nonstructural protein 5A with core protein is critical for the production of infectious virus particles. J. Virol. 2008; 82 (16): 7964-76.
Поступила 20.05.14 Received 20.05.14
GENOME ORGANIZATION AND LIFE CYCLE OF THE HEPATITIS C VIRUS
O. V. Kalinina12 and A. V. Dmitriev3,4
'Saint-Petersburg Pasteur Institute, Saint-Petersburg, Russia, 197101; 2Almazov North-West Federal Medical Research Centre,
Saint-Petersburg, Russia, 197341; 3Federal State Budgetary Scientific Institution «Institute of Experimental Medicine», Saint-Petersburg, Russia, 197376; 4Saint-Petersburg State Technological Institute (Technical University), Saint-Petersburg, Russia, 190013.
The review summarizes the current data about the hepatitis C viral genome and polyprotein organization. The functional role of the structural and non-structural viral proteins including their interaction with cellular regulatory proteins and cell structural elements is discussed. Specific peculiarities of the life cycle of the hepatitis C virus important for the understanding of the viral hepatitis C pathogenesis are summarized. Key words: hepatitis C virus, genome organization, HCV polyprotein, life cycle
