Hepatitis C virus encodes a selenium-dependent glutathione peroxidase gene

Abstract

□Aim: Using structural bioinformatics methods, the aim is to assess the hypothesis that hepatitis C virus (HCV) encodes a glutathione peroxidase (GPx) gene in an overlapping reading frame, linking HCV expression and pathogenesis to the Se status and dietary oxidant/antioxidant balance of the host.

□Methods: The putative HCV GPx gene was identified by searching viral sequence databases, using conserved GPx active site sequences as probes, giving particular weight to the UGA (selenocysteine) codon. Multiple sequence alignments were generated and analyzed to validate the sequence similarity, and to establish the degree of conservation of the identified genomic features in HCV. Molecular modeling was used to assess the structural feasibility of the proposed homology.

□Results: The GPx homology region overlaps the NS4 gene, and is well conserved in HCV. The sequence similarity of the conserved active site regions to a set of known GPx is high (4 to 6 SD greater than expected for similar random sequences). The computed strain energy of a molecular model of the HCV GPx is energetically favorable, comparable to the bovine GPx structure.

□Conclusions: By linking HCV replication and pathogenesis to the Se status and dietary oxidant/antioxidant balance of the host, the existence of a viral GPx gene could help to explain why HCV disease progression is accelerated by oxidant stresses such as alcoholism and iron overload.

Zusammenfassung

□Ziel: Mit Hilfe struktureller bioinformatischer Methoden soll die Hypothese, daß das Hepatitis-C-Virus (HCV) ein Glutathionperoxidase-(GSHPx-) Gen in einem überlappenden Leseraster kodiert, bestätigt und Expression und Pathogenese des HCV mit dem Selenstatus sowie dem Redoxstatus des Wirts in Verbindung gebracht werden.

□Methoden: Das mutmaßliche HCV-GSHPx-Gen wurde über die Suche in Datenbanken viraler Gensequenzen identifiziert, indem konservierte GSHPx-Sequenzen von aktiven Zentren als Sonden dienten, wobei besonderer Wert auf das UGA-Kodon (Selenocystein) gelegt wurde. Zahlreiche Sequenzüber-einstimmungen wurden erstellt und analysiert, um die Sequenzähnlichkeit zu bestätigen und um den Grad der Konservierung des identifizierten Genommerkmals im HCV festzustellen. Molecular Modeling wurde angewandt, um die strukturelle Wahrscheinlichkeit der angenommenen Homologie zu bestätigen.

□Ergebnisse: Die GSHPx-homologe Region überlappt das NS4-Gen und ist im HCV hoch konserviert. Die Sequenzähnlichkeit der konservierten aktiven Zentren zu einem Satz bekannter GSHPx ist groß (4 bis 6 S.D. größer, als für vergleichbare Zufallssequenzen erwartet wurde). Die berechnete Spannungsenergie des Molekülmodells der HCV-GPx ist energetisch günstig, vergleichbar mit der bovinen GPx-Struktur.

□Schlußfolgerung: Wird die HCV-Replikation und Pathogenese mit dem Selen- und dem Redoxtatus des Wirts in Verbindung gebracht, könnte die Existenz eines viralen GSHPx-Gens helfen zu erklären, warum die Progression der Hepatitis-C-Progression durch oxidative Streßfaktoren wie Alkoholismus und Eisenüberversorgung beschleunigt wird.