Hispanopedia WikiLa 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 sitio-específica .
El complejo macromolecular de una macromolécula IN unida a 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 al 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 en el extremo C-terminal ( pliegue SH3 ).
Se han publicado estructuras cristalinas y de RMN de los dominios individuales y de construcciones de dos dominios de integrasas de VIH-1, VIH-2, SIV y 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), siendo los tres dominios 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 del huésped, la proteína asociada a la cromatina humana LEDGF , se une fuertemente a la IN del VIH y dirige el complejo de preintegración del VIH hacia genes altamente expresados para su integración. [ 8 ]
El virus espumoso humano (HFV), un agente inofensivo para los humanos, tiene una integrasa similar a la del VIH y, por lo tanto, es un modelo de la función de la integrasa del VIH; en 2010 se determinó la estructura cristalina de la integrasa del HFV ensamblada en los extremos del ADN viral. [ 6 ]
Función y mecanismo
La integración se produce tras la producción del ADN viral lineal de doble cadena por la transcriptasa inversa de la ADN polimerasa dependiente de ARN/ADN viral . [ 9 ]
La función principal de la integración 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 ] Tras la integración, la expresión génica viral y la producción de partículas pueden tener lugar de inmediato o en algún momento posterior; el momento depende de la actividad del locus cromosómico que alberga el provirus. [ 4 ]
Las 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 se catalizan en el mismo sitio activo e implican una transesterificación sin la participación de un intermedio 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-terminal está compuesto por 50 residuos de aminoácidos que contienen una secuencia conservada de histidina, histidina, citosina, citosina que quelata iones de zinc, lo que además mejora la actividad enzimática del dominio catalítico central. [ 3 ] Dado que la quelación de metales es vital para la eficacia de la integrasa, constituye un objetivo para el desarrollo de terapias antirretrovirales. [ 3 ]
El dominio central catalítico, al igual que el extremo N-terminal, 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 e impiden 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 en tándem largas que flanquean el genoma en ambos extremos. Mediante 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 mejora con el uso de cofactores como Mn²⁺ y Mg²⁺ , que interactúan con el motivo DDE del dominio catalítico central, actuando como cofactores de 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. Los extremos 5' sobresalientes del genoma viral se escinden mediante enzimas de reparación del huésped; se cree que estas 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 fase de investigación , MK-0518 , demostraron que el compuesto posee una potente actividad antiviral. El 12 de octubre de 2007, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) de EE. UU. aprobó el inhibidor de la integrasa raltegravir (MK-0518, nombre comercial Isentress). El segundo inhibidor de la integrasa, elvitegravir , fue aprobado en 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 general 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 anti-VIH" . Frontiers in Microbiology . 2 : 210. doi : 10.3389/fmicb.2011.00210 . PMC 3192317. PMID 22016749 .
- 1 2 3 4 5 6 Jóźwik IK, Passos DO, Lyumkis D (septiembre de 2020). "Biología estructural de los inhibidores de la transferencia de la cadena de la integrasa del VIH" . Trends in Pharmacological Sciences . 41 (9): 611– 626. doi : 10.1016/j.tips.2020.06.003 . PMC 7429322. PMID 32624197 .
- 1 2 3 4 Delelis O, Carayon K, Saïb A, Deprez E, Mouscadet JF (diciembre de 2008). "Integrasa e integración: actividades bioquímicas de la integrasa del VIH-1" . Retrovirología . 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 en solución del dominio de unión al ADN de la integrasa del VIH-1". Biochemistry . 34 (31): 9826– 9833. doi : 10.1021/bi00031a002 . PMID 7632683 .
- 1 2 3 4 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" . Signal Transduction and Targeted Therapy . 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 sobre el cementerio proviral" . The Journal of Clinical Investigation . 126 (2): 438– 447. doi : 10.1172/JCI80564 . PMC 4731194. PMID 26829624 .
- 1 2 3 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 los estudios de la relación estructura-actividad" . Iranian Journal of Pharmaceutical Research . 20 (2): 333– 369. doi : 10.22037/ijpr.2021.115446.15370 . PMC 8457747. PMID 34567166 .
Lecturas adicionales
Enlaces externos
- Molécula del mes de PDB-101: 135 Integrasa del VIH
- Integraciones en los Encabezamientos de Materias Médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
- Virología
- Enzimas
- Enzimas virales
