XRN1

Die 5´-3´-Exoribonuklease 1 (XRN1) ist ein Protein mit 1.706 AS Länge und 194,1 kDa Molekulargewicht, das im Zytoplasma zu finden ist.[1]

Masse/Länge

Primärstruktur

 Isoform 1: 1.706 Aminosäuren/194,1 kDa

Isoform 2: 1.694 Aminosäuren/192,8 kDa

Isoform 3: 459 Aminosäuren/53,8 kDa

Lokalisierung Zytoplasma
Sekundär- bis Quartärstruktur D1-Domäne

Helikale Domäne

D2/D3-Domäne: Exoribonuklease

5´-3´-Exonuklease mit DCP1-Bindungs-Motif

Gennamen HGNC:30654
Organismus Homo sapiens
Molekulare Funktionen 5´-3´-Exoribunuklease-Aktivität

G-quadruplex DNA-Bindung

G-quadruplex RNA-Bindung

RNA-Bindung

Telomerasen RNA-Bindung

Genlocus Chromosom 3
Pubmed-Suche XRN1[2]
Entrez-Suche XRN1[3]
Taxonomie Eukaryota › Metazoa › Chordata › Craniata ›

Vertebrata › Euteleostomi › Mammalia › Eutheria ›

Euarchontoglires › Primates › Haplorrhini ›

Catarrhini › Hominidae › Homo

XRN1
Andere Namen

Strand-exchange protein 1 homolog (SEP1) Dhm2

Isoformen 3
Bezeichner
Externe IDs
Vorkommen
Homologie-Familie Hovergen

Aufgaben des zellulären Proteins

Aufgrund ihrer Präferenz für 5´-monophosphorylierte RNA-Substrate, beginnt XRN1 mRNA in 5´-3´-Richtung zu degradieren. Die RNase ist in den zytoplasmatischen RNA-Metabolismus und die mRNA-Hydrolyse nach deren Deadenylation und der Entfernung der Cap-Struktur beteiligt. Die Entfernung der 5´-Cap-Struktur wird durch Dcp1 und Dcp2 induziert. Am 3´-Ende wird durch den Lsm1-7-Komplex der Poly-(A)-Schwanz abgebaut. Danach folgt die Degradation durch XRN1 in 5´-3´-Richtung.[4]

Antivirale Wirkung

Virale Infektionen induzieren die Anreicherung von XRN1 in viral replication complexes (vRCs). Es bilden sich zytoplasmatische Aggregate, die mit viraler RNA interagieren. In diesen vRCs ist eine direkte Interaktion zwischen XRN1, Dcp1/2 und viraler RNA möglich. Der Abbau viraler RNA wird so induziert. Der Prozess der Autophagie kann durch LC3-konjugierte Systeme und Immunity-releated GTPase (IFN), welche die Membran der vRCs zerstören, inhibiert werden.[5] Dies geschieht vermutlich in den vRCs. Mehr XRN1 führt zu einer höheren Rate an Autophagie.[6]

XRN1 spielt somit in der Limitierung der Infektion verschiedener Gruppen von RNA-Virus-Infektionen eine wichtige Rolle (z. B. Hepatitis-C-Virus, Zika-Virus, HI-Virus). Außerdem inhibiert das Protein die Replikation des Hepatitis-C-Virus, indem es RNA einiger Hepatitis-C-Virusstämme degradiert.[7]

Ferner reguliert das Protein die Genexpression von HIV-1 negativ durch miRNA-Effektoren. XRN1 verhindert die Assoziation der viralen mRNA von HIV-1 mit den Polysomen am ER. HIV-1 mRNAs assoziieren und kolokalisieren mit Komponenten des RNA Induced Silencing Complex (RISC).[8]

Das Protein wurde in der Wissenschaftlichen Arbeit von Alex Siebner als mögliches Ziel des viralen Proteins Vpu von HIV-1 identifiziert. Im Vergleich zu uninfizierten und Wildtyp-Zellen zeigt sich eine statistische Signifikanz beim Verlust von Vpu in einem Virusstamm (CH077).[9]

Einzelnachweise
  1. Y. Sato, A. Shimamoto, T. Shobuike, M. Sugimoto, H. Ikeda: Cloning and characterization of human Sep1 (hSEP1) gene and cytoplasmic localization of its product. In: DNA research: an international journal for rapid publication of reports on genes and genomes. Band 5, Nr. 4, 31. August 1998, ISSN 1340-2838, S. 241–246, doi:10.1093/dnares/5.4.241, PMID 9802570.
  2. XRN1 - Search Results - PubMed. Abgerufen am 23. November 2020 (englisch).
  3. XRN1 5'-3' exoribonuclease 1 [Homo sapiens (human)]. In: ncbi.nlm.nih.gov. National Center for Biotechnology Information, 6. Dezember 2020, abgerufen am 23. November 2020.
  4. Dierk Ingelfinger, Donna J. Arndt-Jovin, Reinhard Lührmann, Tilmann Achsel: The human LSm1-7 proteins colocalize with the mRNA-degrading enzymes Dcp1/2 and Xrnl in distinct cytoplasmic foci. In: RNA (New York, N.Y.). Band 8, Nr. 12, Dezember 2002, ISSN 1355-8382, S. 1489–1501, PMID 12515382, PMC 1370355 (freier Volltext).
  5. Scott B. Biering, Jayoung Choi, Rachel A. Halstrom, Hailey M. Brown, Wandy L. Beatty: Viral Replication Complexes Are Targeted by LC3-Guided Interferon-Inducible GTPases. In: Cell Host & Microbe. Band 22, Nr. 1, 12. Juli 2017, ISSN 1934-6069, S. 74–85.e7, doi:10.1016/j.chom.2017.06.005, PMID 28669671, PMC 5591033 (freier Volltext).
  6. Chen Seng Ng, Dacquin M. Kasumba, Takashi Fujita, Honglin Luo: Spatio-temporal characterization of the antiviral activity of the XRN1-DCP1/2 aggregation against cytoplasmic RNA viruses to prevent cell death. In: Cell Death and Differentiation. Band 27, Nr. 8, August 2020, ISSN 1476-5403, S. 2363–2382, doi:10.1038/s41418-020-0509-0, PMID 32034313, PMC 7370233 (freier Volltext).
  7. You Li, Daisuke Yamane, Stanley M. Lemon: Dissecting the roles of the 5' exoribonucleases Xrn1 and Xrn2 in restricting hepatitis C virus replication. In: Journal of Virology. Band 89, Nr. 9, Mai 2015, ISSN 1098-5514, S. 4857–4865, doi:10.1128/JVI.03692-14, PMID 25673723, PMC 4403451 (freier Volltext).
  8. Michael Kiebler: Faculty Opinions recommendation of Suppression of microRNA-silencing pathway by HIV-1 during virus replication. 16. April 2007, doi:10.3410/f.1069697.531729.
  9. Alex Siebner: Identifikation zellulärer Zielproteine von Vpu und Vpr von HIV-1. Ulm 10. August 2020.
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