OAS-Gen-Familie

Beim Menschen besteht die OAS-Genfamilie aus vier Genen: 

• OAS1
• OAS2
• OAS3 und das
• OAS like protein - OASL.

OASL besitzt keine 2’5’ OAS-Aktivität (Rebouillat D et al. 1999).  Die Gene OAS1, OAS2 und OAS3 werden von einem eng gekoppelten Locus auf 12q24.1 kodiert. Das zusätzliche Mitglied der humanen OAS-Familie ist das OASL-Gen, das auf 12q24.2 lokalisiert ist. Durch alternatives Splicing wird die Zahl der verschiedenen Isoformen auf 11 erhöht:

• OAS1 kodiert fünf Isoformen an Oligoadenylatsynthetasen (p42, p44, p46, p48 und p52)
• OAS2 kodiert 2 OAS-Isoformen (p69 und p71)
• OAS3-mRNA wird nur auf eine Art gespleißt und führt zur Expression des Proteins p100
• OASL kodiert drei OAS-Isoformen (p30, p45 und p59) (Rebouillat D et al. 1998)

Jedes OAS-Gen besteht aus einer konservierten OAS-Einheit, die aus fünf translatierten Exons (Exons A-E) zusammengesetzt ist. Die Synthese der verschienden Oligoadenylatsynthetasen  wird als Antwort auf eine Virusinfektion durch Typ I IFN über IRF1 induziert (Behera AK et al. 2002). Die Gen-Aktivierung erfolgt durch die Bindung von dsRNA (142) oder Haarnadel-Strukturen wie z.B. der HIV-1 TAR RNA. Dies führt zur Oligomerisierung der OAS bzw. zur Bildung von 2-5 A Dimeren (OAS3) (170). Diese nunmehr aktive OAS ist in der Lage ATP zu polymerisieren. Das Resultat sind 2-5 A Oligomere (OAS1 und OAS2) bzw. 2-5 A Dimere (OAS3) (Rebouillat D et al. 1999).

Um die RNase L aktivieren zu können, muss das 2-5A aus einem Gerüst von mindestens drei Adenylyl-Resten bestehen und ein 5’ Monophosphat oder 5’ Triphosphat tragen, was den zellulären Gegenspielern der 2‘5‘ OAS verschiedene Angriffspunkte bietet. Da ohne 5’ Phosphorylgruppe die RNase L-Aktivität um mehr als ein 100-faches reduziert ist (Dong B et al. 1994), ist eine Inhibition über 2-5 A Dephosphorylierung möglich. Außerdem wird 2-5 A durch eine zelluläre 2’ Phosphodiesterase (2’-PDE) degradiert und das 2’ 5’ Oligoadenylat-Synthetase / RNase L System auf diese Weise gehemmt (Kubota K, et al. 2004). Das Effektorprotein dieses antiviralen Systems ist die RNase L ( L = latent). Hierbei handelt es sich um ein ubiquitinär in Säugerzellen exprimiertes Enzym von 741 AS Länge und einem Molekulargewicht von 83,5 kDa. Die RNase L benötigt für ihre Aktivierung 2-5 A und kann sich je nach Zellzyklus sowohl im Zytoplasma als auch im Nukleus befinden. In inaktiver Form liegt das Enzym in geschlossener Konformation als Monomer vor. Durch Bindung von 2-5 A an die N-terminalen Ankyrin-Repeats 2 und 4 geht die RNase in eine offene Konformation über, lagert sich zu einem aktiven Homodimer zusammen, und die C-terminale katalytische Domäne wird zugänglich. Um eine überschießende Aktivierung der RNase L zu verhindern, bindet der RNase L Inhibitor (RLI) an die RNase und verhindert so eine Interaktion mit aktivierendem 2-5 A (Bisbal C et al. 1995).

RNase L schneidet RNA ausschließlich in Einzelstrangbereichen preferentiell am 3’Ende einer UU oder UA-Sequenz. Mit geringerer Wahrscheinlichkeit treten aber auch nach anderen Sequenzen Schnittstellen auf. Die entstehenden Sequenzierungsprodukte tragen eine 5‘ OHGruppe und ein 3‘ Monophosphat .

2',5'-Oligoadenylat-Synthetasen (2',5'-OAS) wurden als Interferon (IFN)-induzierte Enzyme entdeckt und charakterisiert, die in Gegenwart von doppelsträngiger (ds) RNA ATP in 2',5'-verknüpfte Oligomere von Adenosin umwandelt.

1. Behera AK et al. (2002) 2'-5' Oligoadenylate synthetase plays a critical role in interferon-gamma inhibition of respiratory syncytial virus infection of human epithelial cells. The Journal of biological chemistry 277:25601-25608.
2. Bisbal C et al. (1995) Cloning and characterization of a RNAse L inhibitor. A new component of the interferonregulated 2-5A pathway. J Biol Chem 270:13308-13317
3. Dong B, et al. (1994) Intrinsic molecular activities of the interferon-induced 2- 5A-dependent RNase. J Biol Chem 269:14153-14158.
4. Kubota K et al. (2004) Identification of 2'-phosphodiesterase, which plays a role in the 2-5A system regulated by interferon. J Biol Chem 279:37832-37841.
5. KWON YC et al. (2013) The ribonuclease Ldependent antiviral roles of human 2',5'-oligoadenylate synthetase family members against hepatitis C virus. FEBS Lett 587: 156-164
6. Rebouillat D et al. (1999) The human 2',5'-oligoadenylate synthetase family: interferon-induced proteins with unique enzymatic properties. J Interferon Cytokine Res 19:295-308.
7. Rebouillat D et al. (1998) Molecular cloning and characterization of two related and interferon-induced 56-kDa and 30-kDa proteins highly similar to 2'-5' oligoadenylate synthetase. European journal of biochemistry / FEBS 257:319-330.