Biokjemiske reaksjoner, selv de som er så komplekse som replikerer DNA-genomet av celler, følger prinsippet om at prosessen reguleres av både substratkonsentrasjonen og av enzymer som formidler prosessen. Deoksynukleosidtrifosfater (dntp), substratene FOR dna-polymeriserende enzymer, har lenge vært kjent for å være begrenset i konsentrasjonen i celler fordi enzymet som syntetiserer deoksynukleotider fra ribonukleotider, ribonukleotidreduktase (rnr), syntetiseres og aktiveres enzymatisk når celler går Inn I s-fasen (1, 2). RNR, oppdaget Av Peter Reichard 52 y siden (3), konverterer alle fire ribonukleotiddifosfater (rNDPs) til de respektive deoksynukleosiddisposfater (dNDPs), som deretter raskt konverteres til dNTP. Lave nivåer og aktivitet av RNR gir tilstrekkelig dNTPs for mitokondriell DNA-syntese og FOR DNA-reparasjon i ikke-syklende celler og Under g1-fasen av celledeling syklusen i prolifererende celler, men rnr-nivåer og aktivitet økes enormt ettersom celler forplikter SEG TIL å replikere DNA i s-fasen av celledeling syklusen eller etter omfattende DNA-reparasjon (4). FAKTISK ER RNR et av de mest regulerte enzymer kjent. Pattedyrenzymet syntetiserer alle fire dNDPs i en syklus, aktiveres allosterisk av dATP, dTTP og dGTP for å balansere de relative nivåene av de fire dNTPs (dCTP, dTTP ,dgtp og dATP), og er feed-back–hemmet av dATP, fordi dATP er den siste dNTP som skal gjøres i syklusen for å syntetisere alle fire dNTPs av et ENKELT rnr-enzym (1). Spesifikke hemmende proteiner (i gjær) styrer OGSÅ rnr-aktivitet, OG rnr-subenhetsnivåer reguleres ved cellesyklusavhengig transkripsjon av gener som koder for underenhetene og ved subenhetsproteinstabilitet (4, 5). På grunnlag av disse observasjonene kan man forvente at dNTP-syntese ved RNR skal være tilstrekkelig til å kontrollere hvordan og når genom DNA-replikasjon oppstår fordi RNR bare er maksimalt aktiv i s-fasen. Nyere studier, inkludert de som kommer fra fjerntliggende studier av HVORDAN HIV-replikasjon er begrenset til visse celletyper (6, 7), har imidlertid avdekket en ny kontroll av dNTP-nivåer, dNTP-destruksjon. Det sterile alfamotivet OG HD-domenet som inneholder protein 1 (SAMHD1) protein er en deoksynukleosidtrifosfohydrolase som spalter dntp til det respektive deoksynukleosidet og et trifosfat (8). I PNAS, Franzolin et al. (9) viser at dNTP ødeleggelse AV SAMHD1 bidrar også til dNTP konsentrasjon kontroll under celledeling syklus av prolifererende celler, og dermed påvirker BÅDE DNA replikasjon og celle-syklus progresjon.

SAMHD1 inneholder to anerkjente domener, ET SAM (sterilt alfa-motiv) – domene med ukjent funksjon, og ET HD-domene som inneholder katalytisk asparaginsyre og histidinrester som danner enzymets katalytiske kjerne (8). SAMHD kan bare hydrolysere dGTP når hver dNTP leveres individuelt, men det kan hydrolysere dTTP, dCTP og dATP når dGTP er tilstede som en kofaktor. dGTP virker mest sannsynlig som en allosterisk aktivator av det dimeriske enzymet (8), selv om en nylig rapport antyder at enzymet kan fungere som en tetramer (10). Observasjonen at SAMHD1 kan nedbryte dGTP alene, og at den samme dNTP kan allosterisk aktivere trifosfohydrolasen, kan være en mekanisme for å balansere konsentrasjonene av alle fire dNTPs i cellen. Det er mulig at nivåene av dNTP bestemmes av affiniteten til dGTP til DET ALLOSTERISKE stedet FOR SAMHD1.

Franzolin et al. (9) demonstrere AT SAMHD1 er nært involvert i kontrollen av dNTP-nivåer, ikke bare i ikke-syklende celler hvor enzymet uttrykkes rikelig, men også i syklusceller. Deres observasjon opp-slutter den forrige oppfatningen at syntesen av dNTPs AV RNR var hovedmekanismen som regulerte den intracellulære konsentrasjonen av dNTPs under cellesyklusen. SAMHD1 er tilstede i kjernen Av g1-faseceller, MENS rnr-underenheter er fremtredende i cytoplasma, og øker nivåene i s-faseceller (9). Depletion AV SAMHD1-nivåer i syklusceller økte dNTP-konsentrasjonen i ikke-s-faseceller og forårsaket en arrestasjon I G1-fasen. Interessant, deregulering av tilbakemeldingshemming AV RNR i gjærceller forårsaket forhøyede dNTP-nivåer og en arrestasjon I g1-fasen, så dNTPs-nivåer har en direkte effekt på kontroll av cellesyklusprogresjon (11). Ukontrollerte og høye dNTP-konsentrasjoner er kjent for å være mutagene for genomreplikasjon (12), noe som mest sannsynlig er grunnen til at celler går langt for å koble konsentrasjonen av alle fire dNTPs til DNA-syntese under s-fasen.

genet som koder FOR SAMHD1 ble oppdaget SOM ET IFN–γ-indusert gen i peritoneale makrofager hos mus (13). Induksjon AV SAMHD1 i differensierte celler er nå fornuftig fordi bare lave nivåer av dNTP ville være nødvendig i ikke-prolifererende celler for å opprettholde mitokondrier og FOR DNA-reparasjon. Det er sannsynlig at høye dNTP-nivåer kan føre til problemer med opprettholdelse av mitokondriefunksjon, noe som kan oppstå hos pasienter Med AICARDI-Goutiè Syndrom (AGS), en genetisk arvelig inflammatorisk encefalopati som klinisk ligner medfødte virusinfeksjoner og visse typer autoimmunitet (14). AGS-mutasjoner i samhd1-genet reduserer enten katalytisk aktivitet eller allosterisk aktivering av dGTP, begge forårsaker en økning i intracellulære dNTP-nivåer, noe som kan bidra til defekt differensiering av medfødte immunceller.AV interesse er observasjonen AT SAMHD1 begrenser visse lentivirus, inkludert HIV1, fra å replikere i ikke-syklende celler fordi nivåene av dNTP ikke er tilstrekkelige for revers transkriptase for å kopiere den innkommende RNA-malen. Noen lentivirus, SOM HIV2 Og Simian Immunodeficiency Virus, bærer et protein kalt Vpx som forårsaker nedbrytning AV SAMHD1, og derved tillater en økning i dNTPs og kopiering AV RNA-genomet TIL DNA (6, 8, 15). Km for ulike reverstranskriptaser varierer og bidrar til vertscellespesifisitet for virusreplikasjon, en prosess påvirket av TILSTEDEVÆRELSE ELLER fravær AV SAMHD1 (16). Fenotypen AV AGS er i samsvar MED SAMHD1 mutasjoner som forårsaker høyere dNTP nivåer som i sin tur kan føre til mer robust virusinfeksjon for virus som har EN DNA-polymerase Med En Km som krever økte dNTP nivåer. Imidlertid vil bare virus som koder for sine EGNE dna-polymeriserende enzymer replikere i ikke-syklende celler, fordi det cellulære maskineriet som replikerer verts-DNA ikke er aktivt. Når den potente dNTP triphophohydrolase aktivitet AV SAMHD1 er fjernet, kan viruset polymerase replikere virus genomet. DERMED KAN DNA-virus, som herpes simplex virus type 1 og vaccinia virus, som koder sine EGNE DNA-polymeraser, replikere i ikke-syklende celler hvis SAMHD1 fjernes (17).

den slående observasjonen Av Franzolin et al. (9), som I syklusceller SAMHD1 ikke er tilstede I s-fasen, antyder at den nedbrytes av ubiquitinavhengig proteolyse som celler transitt Fra g1-fasen til S-fasen. SAMHD1-proteinet kan fosforyleres av cyclin A-CDK2 (18). Denne kinasen aktiveres Ved G1-Til-s-faseovergangen i humane celler og er ansvarlig for initiering av faktisk DNA-syntese fra preplikative komplekser som er satt sammen under g1-fasen ved ALL opprinnelse AV DNA-replikasjon (19). En mulighet er at fosforylering AV SAMHD1-primater Ub-mediert proteolyse av enzymet Ved G1-til-s-faseovergangen (Fig. 1).

Nyere studier har vist AT SAMHD1 fosforyleres PÅ ET CDK-sted, T592 (18, 20). Mutasjoner som endrer eller etterligner fosforylering ved denne rest mistet sin evne til å begrense HIV-replikasjon. Disse mutantene beholdt sin evne til å hydrolysere TTP i nærvær av dGTP og endret ikke dNTP-nivåer i celler (20). Basert på disse observasjonene ble muligheten hevet at SAMHD1S evne til å begrense retrovirusreplikasjon ikke var på grunn av sin evne til å nedbryte cellulære dntp. Derimot, denne konklusjonen må nå bli herdet i lys av de siste resultatene Fra Franzolin et al. (9), fordi dNTP-nivåene i celler som uttrykker villtype versus mutant SAMHD1, ble målt i ikke-syklende celler (PMA-stimulerte u937 myeloide celler). I kontrast ble evnen til villtype og mutantproteiner til å begrense retroviral replikasjon målt i syklusceller. Kanskje i de ikke-syklende cellene påvirkes ikke dNTP-fosfohydrolaseaktiviteten av fosforylering fordi kinasen er fraværende, eller den relevante E3-ligasen som medierte Ub-avhengig nedbrytning AV SAMHD1, uttrykkes ikke. I syklusceller kan imidlertid både cyclin A-CDK2 og E3-ligasen forårsake ødeleggelse AV SAMHD1, øke dNTP-nivåene og tillate virusreplikasjon. Det er klart at fremtidige studier er nødvendig for å undersøke hvordan SAMHD1 nivåer styres i både sykling og ikke-syklende celler. Det er viktig at observasjonen at Bare G1-fase syklusceller uttrykker SAMHD1, må tas i betraktning ved tolkning av resultater om HVORDAN SAMHD1-aktivitet påvirker både genom OG VIRUS DNA-replikasjon og hvordan dNTPs kan påvirke cellulær funksjon i medfødt immunitet. Til tross for 52 y for å undersøke dNTP metabolisme, synes det å være mye mer å gjøre!