Vpu
structure of the channel-forming trans-membrane domain of virus protein "u" (vpu) from HIV-1
Identifiers
Symbol	Vpu
Pfam	PF00558
InterPro	IPR008187
SCOP2	1vpu / SCOPe / SUPFAM
TCDB	1.A.40
OPM superfamily	262
OPM protein	2k7y
Available protein structures: PDB   IPR008187PF00558 (ECOD; PDBsum)   AlphaFold IPR008187 PF00558

Vpu is an accessory protein that in HIV is encoded by the vpugene. Vpu stands for "Viral Protein U". The Vpu protein acts in the degradation of CD4 in the endoplasmic reticulum and in the enhancement of virion release from the plasma membrane of infected cells.^[1] Vpu induces the degradation of the CD4 viral receptor and therefore participates in the general downregulation of CD4 expression during the course of HIV infection. Vpu-mediated CD4 degradation is thought to prevent CD4-Env binding in the endoplasmic reticulum to facilitate proper Env assembly into virions.^[2] It is found in the membranes of infected cells, but not the virus particles themselves.

The Vpu gene is found exclusively in HIV-1 and some HIV-1-related simian immunodeficiency virus (SIV) isolates, such as SIV, SIV, and SIV, but not in HIV-2 or the majority of SIV isolates.^[3] Structural similarities between Vpu and another small viral protein, M2, encoded by influenza A virus were first noted soon after the discovery of Vpu. Since then, Vpu has been shown to form cation-selective ion channels when expressed in Xenopus oocytes or mammalian cells and also when purified and reconstituted into planar lipid bilayers.^[4] Vpu also permeabilizes membranes of bacteria and mammalian cells to small molecules.^[5] Therefore, it is considered a member of the Viroporins family.^[6]

Vpu และEnv ถูกแสดงออกจาก mRNA bicistronicเดียวกันในลักษณะที่ขึ้นอยู่กับ Rev โดยสันนิษฐานว่าเกิดจากการสแกนของไรโบโซม ที่รั่วไหล ผ่านรหัสเริ่มต้นของ Vpu ^{[ 7 ]}ในความเป็นจริง ยีน Vpu ทับซ้อนกับยีน env ที่ปลาย 3′ พบว่าเชื้อ HIV-1 หลายสายพันธุ์มีการกลายพันธุ์แบบจุดในรหัสเริ่มต้นการแปลของ Vpu แต่มียีน vpu ที่สมบูรณ์ เนื่องจากการกำจัดรหัสเริ่มต้นของ Vpu ส่งผลให้มีการแสดงออกของยีน env ที่อยู่ถัดไปเพิ่มขึ้น จึงเป็นไปได้ว่า HIV-1 ใช้กลไกนี้เป็นสวิตช์โมเลกุลเพื่อควบคุมการแสดงออกสัมพัทธ์ของ Vpu หรือ Env ในเซลล์ที่ติดเชื้อ ประโยชน์ที่เป็นไปได้ของการควบคุมดังกล่าวยังไม่ชัดเจน^{[ 8 ]}

โปรตีน Vpu มีหน้าที่หลักสองประการ ประการแรกคือการกระตุ้นการสลายตัวของโมเลกุลตัวรับไวรัส CD4 และประการที่สองคือการเพิ่มการปล่อยไวรัสที่สร้างขึ้นใหม่จากพื้นผิวเซลล์ Vpu ทำหน้าที่ทั้งสองนี้ผ่านกลไกที่แตกต่างกันสองแบบ ในกรณีของ CD4 Vpu ทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมโมเลกุลเพื่อเชื่อมต่อ CD4 กับ คอมเพล็กซ์ E3 ubiquitin ligaseส่งผลให้ CD4 ถูกย่อยสลายโดยโปรตีเอโซม ของเซลล์ ซึ่งต้องอาศัยสัญญาณที่อยู่ใน โดเมน ไซโตพลา สมิกของ Vpu ในทางกลับกัน การเพิ่มการปล่อยไวรัสเกี่ยวข้องกับการทำให้ปัจจัยโฮสต์ของเซลล์ BST-2 (หรือที่รู้จักกันในชื่อ CD317, HM1.24 หรือtetherin ) เป็นกลาง และต้องอาศัยโดเมน TM ของ Vpu ^{[ 9 ]} อย่างไรก็ตาม กลไกที่แน่นอนว่า Vpu ต่อต้าน BST-2 อย่างไรยังไม่ชัดเจน^{[ 8 ]}ในกรณีที่ไม่มี Vpu tetherinจะจับกับซองไวรัสและผูกติดกับเยื่อหุ้มเซลล์และอนุภาคไวรัสอื่นๆ ทำให้การปล่อยอนุภาคไวรัสถูกขัดขวาง ข้อมูลล่าสุดชี้ให้เห็นว่าโดเมนทรานส์เมมเบรนของ BST-2 มีความสำคัญต่อการรบกวนโดย Vpu ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง Vpu และ BST-2 ส่งผลให้ BST-2 ลดลงจากพื้นผิวเซลล์^{[ 10 ]}

BST-2 ซึ่งเป็น โปรตีนบนพื้นผิวเซลล์ที่ถูกเหนี่ยวนำโดย อินเตอร์เฟรอน (IFN) ดูเหมือนจะ "ยึด" HIV ไว้กับเซลล์ในกรณีที่ไม่มี Vpu BST-2 เป็นโปรตีนเมมเบรนแบบบูรณา การที่ มีการเติม หมู่ไกลโคซิลจำนวนมาก ขนาด 29 ถึง 33 kDa โดยมีทั้งโดเมนทรานส์เมมเบรนและ ตัวยึด ไกลโคซิลฟอสฟาติดิลอิโน ซิทอล (GPI) ที่คาดการณ์ไว้ ^{[ 11 ]} ที่พื้นผิวเซลล์BST2จะอยู่ในลิพิดแรฟต์ผ่านทางตัวยึด GPI ในขณะที่โดเมน TM ของมันอยู่นอกลิพิดแรฟต์ และมีปฏิสัมพันธ์กับไซโตสเกเลตันของแอคตินโดยอ้อม บริเวณหลักในการออกฤทธิ์ของ Vpu คือเยื่อหุ้มพลาสมา ซึ่งโปรตีนนี้จะกำหนดเป้าหมาย BST-2 บนพื้นผิวเซลล์ผ่านการจับคู่แบบ TM-to-TM ระหว่างกัน ทำให้เกิดไลโซโซม ซึ่งขึ้นอยู่กับ βTrCP บางส่วน^{[ 12 ]}

โปรตีนไวรัส "u" (Vpu) เป็นโปรตีนเมมเบรนชนิดที่ 1 แบบ โอลิโกเมอร์ ประกอบด้วยกรดอะมิโน 81 ตัว( 16 kDa) ซึ่งถูกถอดรหัสจาก mRNA แบบไบซิสโทรนิก vpu-env ปลายด้าน Nของ Vpu ที่เข้ารหัสส่วนยึดเกาะเยื่อหุ้มเซลล์ (TM) เป็นโดเมนที่ทำงานอยู่ซึ่งมีความสำคัญต่อการควบคุมการปล่อยไวรัส แต่ไม่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลาย CD4 โดเมนไซโตพลาสมิก ที่ปลายด้าน C (54 กรดอะมิโน) ประกอบด้วยกรดอะมิโนซีรีนคู่หนึ่ง (ที่ตำแหน่ง 52 และ 56) ซึ่งถูกฟอสฟอริเลตอย่างต่อเนื่องโดยเคซีนไคเนส 2 การฟอสฟอริเลตของ กรด อะมิโนซีรีนสองตัวในโดเมนไซโตพลาสมิกมีความสำคัญต่อการย่อยสลาย CD4 ใน ER ^{[ 13 ]}จากการวิเคราะห์ด้วยสเปกโทรสโกปี 2D 1H NMRของเปปไทด์ที่สอดคล้องกับโดเมนไซโตพลาสมิกของ Vpu พบว่าโดเมนไซโตพลาสมิกของ Vpu ประกอบด้วย โดเมน อัลฟาเฮลิกซ์ 2 โดเมน คือ เฮลิกซ์-1 และเฮลิกซ์-2 ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยบริเวณที่ไม่มีโครงสร้างซึ่งประกอบด้วยหมู่ฟอสโฟเซริลที่อนุรักษ์ไว้ 2 หมู่ นอกจากนี้ แบบจำลองคอมพิวเตอร์ยังทำนายว่ามีโดเมนอัลฟาเฮลิกซ์ที่สามในโดเมนทรานส์เมมเบรนของ Vpu ซึ่งอาจมีบทบาทสำคัญในการสร้างช่องไอออน^{[ 14 ]}

• การจัดเรียงจีโนมของไวรัสเอชไอวี
• วงจรชีวิตของไวรัส

• Genes,+Vpu ที่ หัวข้อทางการ แพทย์ (MeSH) ของหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกา