レトロウイルスのキャップ非依存性翻訳開始機構の解明

Cap-independent translation initiation of the unspliced RNA of retroviruses.

• Aldo Barrera
• Valeria Olguín
• Jorge Vera-Otarola
• Marcelo López-Lastra

抄録

レトロウイルスは、ウイルス性にコードされた逆転写酵素（RT）を利用して、プロウイルスDNA中間体を介してゲノムRNA（gRNA）を複製するRNAウイルスのユニークなファミリーです。プロウイルスは宿主細胞の染色体に恒久的に組み込まれており、宿主細胞の転写、RNA処理、翻訳機械によって発現される。レトロウイルスのメッセンジャーRNA（mRNA）は、5'キャップ構造、5'非翻訳領域（UTR）、オープンリーディングフレーム（ORF）、3'UTR、3'ポリ（A）テールを有するため、細胞のmRNAに完全に類似しています。一次転写産物は、細胞内のRNA処理機械と相互作用し、スプライスされ、細胞質に輸出され、翻訳される。しかし、プレmRNAの一部は、典型的なRNA処理を阻害して完全長のRNAを生成します。細胞質では、完全長レトロウイルスRNAはmRNAとgRNAの二重の役割を果たしています。単純なレトロウイルスは、それぞれの目的に応じて2つの完全長RNAプールを生成します。一方、複雑なレトロウイルスでは、翻訳やカプセル化のための完全長RNAが1つのプールになっています。真核生物のmRNAと同様に、レトロウイルスのタンパク質合成の翻訳制御は、ほとんどの場合、開始の段階で行われます。興味深いことに、レトロウイルスmRNAの中には、単純なものから複雑なものまで、タンパク質合成を開始するために、キャップに依存した開始機構、あるいは内部リボソームエントリーサイト（IRES）を利用した内部開始という二重の機構を利用しているものがある。本レビューでは、レトロウイルスmRNAのキャップ依存性翻訳開始機構とIRESを介した翻訳開始機構について、レトロウイルスmRNAの中で最も研究されているHIV-1 mRNAを中心に、その分子機構を解説します。

Retroviruses are a unique family of RNA viruses that utilize a virally encoded reverse transcriptase (RT) to replicate their genomic RNA (gRNA) through a proviral DNA intermediate. The provirus is permanently integrated into the host cell chromosome and is expressed by the host cell transcription, RNA processing, and translation machinery. Retroviral messenger RNAs (mRNAs) entirely resemble a cellular mRNA as they have a 5'cap structure, 5'untranslated region (UTR), an open reading frame (ORF), 3'UTR, and a 3'poly(A) tail. The primary transcription product interacts with the cellular RNA processing machinery and is spliced, exported to the cytoplasm, and translated. However, a proportion of the pre-mRNA subverts typical RNA processing giving rise to the full-length RNA. In the cytoplasm, the full-length retroviral RNA fulfills a dual role acting as mRNA and as the gRNA. Simple retroviruses generate two pools of full-length RNA, one for each purpose. However, complex retroviruses have a single pool of full-length RNA, which is destined for translation or encapsidation. As for eukaryotic mRNAs, translational control of retroviral protein synthesis is mostly exerted at the step of initiation. Interestingly, some retroviral mRNAs, both simple and complex, use a dual mechanism to initiate protein synthesis, a cap-dependent initiation mechanism, or via internal initiation using an internal ribosome entry site (IRES). In this review, we describe and discuss data regarding the molecular mechanism driving the canonical cap-dependent and IRES-mediated translation initiation for retroviral mRNA, focusing the discussion mainly on the most studied retroviral mRNA, the HIV-1 mRNA.

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