Integrasa
| Dominio de unión de zinc de la integrasa | |||||||||
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 Estructura de la solución del dominio de unión de Zn n-terminal de la integrasa del VIH-1 (forma e), RMN, 38 estructuras | |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Integrasa_Zn | ||||||||
| Pfam | PF02022 | ||||||||
| Interprofesional | IPR003308 | ||||||||
| SCOP2 | 1wjb / ALCANCE / SUPFAM | ||||||||
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| Dominio central de la integrasa | |||||||||
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 Estructura cristalina de la integrasa de dos dominios del RSV. | |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | ve | ||||||||
| Pfam | PF00665 | ||||||||
| Clan Pfam | CL0219 | ||||||||
| Interprofesional | IPR001584 | ||||||||
| SCOP2 | 2itg / ALCANCE / SUPFAM | ||||||||
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| Dominio de unión al ADN de la integrasa | |||||||||
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Estructura cristalina de la integrasa de dos dominios del RSV. | |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | EN_DBD_C | ||||||||
| Pfam | PF00552 | ||||||||
| Interprofesional | IPR001037 | ||||||||
| SCOP2 | 1ihw / ALCANCE / SUPFAM | ||||||||
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La integrasa retroviral ( IN ) es una enzima producida por un retrovirus (como el VIH ) que integra (forma enlaces covalentes entre) su información genética en la de la célula huésped que infecta. [1] Las IN retrovirales no deben confundirse con las integrasas de fagos ( recombinasas ) utilizadas en biotecnología , como la integrasa del fago λ , como se analiza en la recombinación de sitio específico .
El complejo macromolecular de una macromolécula IN unida a los extremos de los extremos del ADN viral se ha denominado intasoma ; IN es un componente clave en este y en el complejo de preintegración retroviral . [2]
Estructura
Todas las proteínas IN retrovirales contienen tres dominios canónicos, conectados por enlaces flexibles: [3] [4]
- un dominio de unión a zinc HH-CC N-terminal (un haz de tres hélices estabilizado por la coordinación de un catión Zn(II)),
- un dominio central catalítico (pliegue de RNasaH),
- un dominio de unión al ADN C-terminal ( pliegue SH3 ).
Se han informado las estructuras cristalinas y de RMN de los dominios individuales y las construcciones de 2 dominios de las integrasas del VIH-1, VIH-2, SIV y el virus del sarcoma de Rous (VSR), y las primeras estructuras se determinaron en 1994. [5] [6] Los datos bioquímicos y estructurales sugieren que la IN retroviral funciona como un tetrámero (dímero de dímeros), y que los tres dominios son importantes para la multimerización y la unión al ADN viral. [7] Además, se ha demostrado que varias proteínas celulares del huésped interactúan con la IN para facilitar el proceso de integración: por ejemplo, el factor huésped, la proteína asociada a la cromatina humana LEDGF , se une firmemente a la IN del VIH y dirige el complejo de preintegración del VIH hacia genes altamente expresados para la integración. [8]
El virus espumoso humano (VHF), un agente inofensivo para los humanos, tiene una integrasa similar a la IN del VIH y, por lo tanto, es un modelo de la función de la IN del VIH; se ha determinado una estructura cristalina de 2010 de la integrasa del VHF ensamblada en los extremos del ADN viral. [6]
Función y mecanismo
La integración ocurre después de la producción del ADN viral lineal bicatenario por la transcriptasa inversa de la ADN polimerasa dependiente del ARN/ADN viral . [9]
La función principal de la IN es insertar el ADN viral en el ADN cromosómico del huésped, un paso esencial para la replicación del VIH . La integración es un "punto de no retorno" para la célula, que se convierte en portadora permanente del genoma viral (provirus). La integración es en parte responsable de la persistencia de las infecciones retrovirales. [10] Después de la integración, la expresión del gen viral y la producción de partículas pueden tener lugar inmediatamente o en algún momento en el futuro; el momento depende de la actividad del locus cromosómico que alberga el provirus. [4]
Los IN retrovirales catalizan dos reacciones: [4]
- Procesamiento 3', en el que se eliminan dos o tres nucleótidos de uno o ambos extremos 3' del ADN viral para exponer un dinucleótido CA invariante.
- la reacción de transferencia de cadena, en la que los extremos 3' procesados del ADN viral se ligan covalentemente al ADN cromosómico del huésped.
Ambas reacciones están catalizadas en el mismo sitio activo e implican transesterificación sin involucrar un intermediario covalente proteína-ADN (a diferencia de las reacciones catalizadas por la recombinasa Ser/Tyr) . [4]
En el VIH
La integrasa del VIH es una proteína viral de 32 kDa que consta de tres dominios : el extremo N , el dominio central catalítico y el extremo C, cada uno de los cuales tiene propiedades y funciones distintas que contribuyen a la eficacia de la integrasa del VIH. [3]
El extremo N está compuesto por 50 residuos de aminoácidos que contienen una secuencia conservada de histidina, histidina, citosina, citosina que forma quelatos con iones de zinc, mejorando además la actividad enzimática del dominio central catalítico. [3] Como la quelación de metales es vital para la eficacia de la integrasa, es un objetivo para el desarrollo de terapias retrovirales. [3]
El dominio central catalítico, al igual que el extremo N, contiene residuos de aminoácidos altamente conservados (Asp64, Asp116, Glu152), ya que el motivo DDE (Asp-Asp-Glu) conservado contribuye a las funciones de endonucleasa y polinucleótido transferasa de la integrasa. Las mutaciones en estas regiones inactivan la integrasa y evitan la integración del genoma. [3]
El dominio C-terminal se une al ADN del huésped de forma no específica y estabiliza el complejo de integración. [3]
Mecanismo de integración
Tras la síntesis del genoma de ADN de doble cadena del VIH, la integrasa se une a las repeticiones largas en tándem que flanquean el genoma en ambos extremos. Utilizando su actividad endonucleolítica, la integrasa escinde un di o trinucleótido de ambos extremos 3' del genoma en un proceso conocido como procesamiento 3'. [11] La especificidad de la escisión se mejora mediante el uso de cofactores como Mn 2+ y Mg 2+ que interactúan con el motivo DDE del dominio central catalítico, actuando como cofactores para la función de la integrasa. [11]
Los grupos 3'OH recién generados interrumpen los enlaces fosfodiéster del ADN del huésped mediante un ataque nucleofílico de tipo SN2. [6] Los extremos 3' se unen covalentemente al ADN diana. A continuación, los extremos 5' salientes del genoma viral se escinden utilizando enzimas de reparación del huésped; se cree que esas mismas enzimas son responsables de la integración del extremo 5' en el genoma del huésped formando el provirus. [6] [11]
Terapia antirretroviral
En noviembre de 2005, los datos de un estudio de fase 2 de un inhibidor de la integrasa del VIH en investigación , MK-0518 , demostraron que el compuesto tiene una potente actividad antiviral. El 12 de octubre de 2007, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) de los EE. UU. aprobó el inhibidor de la integrasa Raltegravir (MK-0518, nombre comercial Isentress). El segundo inhibidor de la integrasa, elvitegravir , fue aprobado en los EE. UU. en agosto de 2012.
Véase también
Referencias
- ^ Beck BJ, Freudenreich O, Worth JL (2010). "Pacientes con infección por el virus de la inmunodeficiencia humana y síndrome de inmunodeficiencia adquirida". Manual de psiquiatría del Hospital General de Massachusetts . Elsevier. págs. 353–370. doi :10.1016/b978-1-4377-1927-7.00026-1. ISBN . 9781437719277.
- ^ Masuda T (2011). "Funciones no enzimáticas de la integrasa retroviral: el próximo objetivo para el desarrollo de nuevos fármacos contra el VIH". Frontiers in Microbiology . 2 : 210. doi : 10.3389/fmicb.2011.00210 . PMC 3192317 . PMID 22016749.
- ^ abcdef Jóźwik IK, Passos DO, Lyumkis D (septiembre de 2020). "Biología estructural de los inhibidores de transferencia de cadena de la integrasa del VIH". Tendencias en ciencias farmacológicas . 41 (9): 611–626. doi :10.1016/j.tips.2020.06.003. PMC 7429322 . PMID 32624197.
- ^ abcd Delelis O, Carayon K, Saïb A, Deprez E, Mouscadet JF (diciembre de 2008). "Integrasa e integración: actividades bioquímicas de la integrasa del VIH-1". Retrovirology . 5 (1): 114. doi : 10.1186/1742-4690-5-114 . PMC 2615046 . PMID 19091057.
- ^ Lodi PJ, Ernst JA, Kuszewski J, Hickman AB, Engelman A, Craigie R, et al. (agosto de 1995). "Estructura de la solución del dominio de unión al ADN de la integrasa del VIH-1". Bioquímica . 34 (31): 9826–9833. doi :10.1021/bi00031a002. PMID 7632683.
- ^ abcd Choi E, Mallareddy JR, Lu D, Kolluru S (octubre de 2018). "Avances recientes en el descubrimiento de inhibidores de moléculas pequeñas de la integrasa del VIH-1". Future Science OA . 4 (9): FSO338. doi :10.4155/fsoa-2018-0060. PMC 6222271 . PMID 30416746.
- ^ Hare S, Di Nunzio F, Labeja A, Wang J, Engelman A, Cherepanov P (julio de 2009). Luban J (ed.). "Base estructural para la tetramerización funcional de la integrasa lentiviral". Más patógenos . 5 (7): e1000515. doi : 10.1371/journal.ppat.1000515 . PMC 2705190 . PMID 19609359.
- ^ Craigie R, Bushman FD (julio de 2012). "Integración del ADN del VIH". Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine . 2 (7): a006890. doi :10.1101/cshperspect.a006890. PMC 3385939 . PMID 22762018.
- ^ Burdick RC, Pathak VK (enero de 2021). "Transcripción inversa in vitro eficiente del VIH-1: se requiere una estabilidad óptima de la cápside". Transducción de señales y terapia dirigida . 6 (1): 13. doi :10.1038/s41392-020-00458-3. PMC 7804106. PMID 33436564.
- ^ Maldarelli F (febrero de 2016). "El papel de la integración del VIH en la persistencia viral: no más silbidos más allá del cementerio proviral". The Journal of Clinical Investigation . 126 (2): 438–447. doi :10.1172/JCI80564. PMC 4731194 . PMID 26829624.
- ^ abc Mahboubi-Rabbani M, Abbasi M, Hajimahdi Z, Zarghi A (2021). "Inhibidores duales de la transcriptasa inversa/integrasa del VIH-1: una revisión de los avances recientes y estudios de la relación estructura-actividad". Revista iraní de investigación farmacéutica . 20 (2): 333–369. doi :10.22037/ijpr.2021.115446.15370. PMC 8457747 . PMID 34567166.
Lectura adicional
Enlaces externos
- Molécula del mes PDB-101: 135 integrasa del VIH
- Integrasas en los encabezados de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
