HIV-1 proteáz

A HIV -1 proteáz ( eng.  HIV-1 proteáz ) egy retrovirális aszpartát-proteáz (retropepzin), egy enzim , amely fontos szerepet játszik a humán immundeficiencia vírus (HIV) életciklusában [1] [2] . A proteáz a szintetizált poliproteineket (különösen a Gag-et és a Gag-Pol- t [3] ) a megfelelő helyekre vágja, ami a HIV - virion érett fehérjéinek képződését eredményezi . Proteáz nélkül a HIV-virionok nem fertőzőek [4] [5] . Így az enzim aktív helyének mutációi vagy aktivitásának gátlása rontja a HIV replikációs és sejtfertőző képességét [6] , ami számos tanulmány céljává teszi a proteázgátlók felkutatását [7] .

Szerkezet és funkció

A HIV-1 proteáz szerkezetét röntgendiffrakciós elemzéssel vizsgálták . Az érett proteáz 22 kDa-os homodimerként létezik, amelyben minden alegység 99 aminosavból áll [1] . Szerkezetileg minden alegység kilenc béta lapból és egy alfa hélixből áll [8] .

Az aktív centrum az alegységek között helyezkedik el , és az aszpartát proteázokra jellemző Asp - Thr - Gly (Asp25, Thr26 és Gly27) aminosavszekvenciával rendelkezik [2] . Az aktív hely magja minden alegységből egy aszpartát-maradékot tartalmaz [9] , és hidrofób. Az alegységek béta listái két szárnyat alkotnak , amelyek lefedik az aktív zónát, blokkolva a hozzáférést [ 8] .  Ezek a szelepek különböző konformációjúak lehetnek (zárt, félig nyitott, nyitott) [10] [11] , és fontos szerepet játszanak az aktív hely és a ligandum vagy szubsztrát közötti kölcsönhatásban [8] [12] .

A HIV-1 proteáz fő funkciója, hogy a vírusgenom alapján mRNS -sel szintetizált prekurzor poliproteineket kisméretű aktív fehérjékké „vágja”, amelyekből új virion épül fel [8] . A virion összeállítása során a proteáz 12 ilyen vágási műveletet hajt végre szigorú sorrendben a Gag, Gag-Pol és Nef poliproteineken [8] . Ennek eredményeként vírusenzimek (reverz transzkriptáz, integráz és proteáz), szerkezeti fehérjék ( kapszid és nukleokapszid) és egyéb, a vírus életciklusához szükséges faktorok képződnek [8] .

A vírusfehérjék levágása mellett a proteáz proteolitikus aktivitást is mutat a gazdasejt fehérjéi ellen. A citoszkeletális fehérjék ( aktin , dezmin , miozin , vimentin stb.) ezen enzim által okozott proteolízise sejtnekrózist és apoptózist okozhat , ami a HIV citotoxicitásának egyik mechanizmusa lehet [8] .

Orvosi jelentősége

Mivel a proteáz nagyon fontos szerepet játszik a HIV replikációjában, a gyógyszeres terápia egyik célpontja. A proteáz inhibitorok gátolják ennek a fehérjének az enzimaktivitását, aminek következtében a vírusrészecskék nem képesek a fertőző virionok szintjére érni. 2007-től számos proteázgátló gyógyszert engedélyeztek antiretrovirális terápiában való használatra [13] .

A proteázgátlók monoterápia részeként történő alkalmazásának egyik problémája a retrovírusok magas mutációs rátája, ami miatt a vírusok gyorsan rezisztenssé válhatnak a terápiával szemben [14] . A probléma megoldásának fő megközelítése a komplex terápia ( HAART ) alkalmazása volt, amely több olyan gyógyszer egyidejű alkalmazásából áll, amelyek a vírusaktivitás különböző aspektusaira hatnak ( reverz transzkriptáz , integráz , virion-összeállítás gátlása stb.) [15 ] ] [16] .

Mivel az összes használt proteáz inhibitor az enzim aktív centrumának blokkolását célozza, a benne lévő mutációk egyszerre több gyógyszerrel szemben is rezisztenciát okozhatnak [8] . A probléma egyik megoldása lehet az alloszterikus gátlók kifejlesztése, vagyis az aktívtól eltérő fehérjezónák felé irányítva [8] .

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 Davies DR Az aszparaginsav proteinázok szerkezete és működése.  (angol)  // A biofizika és a biofizikai kémia éves áttekintése. - 1990. - 1. évf. 19. - P. 189-215. - doi : 10.1146/annurev.bb.19.060190.001201 . — PMID 2194475 .
2. ↑ 1 2 Brik A. , Wong CH HIV-1 proteáz: mechanizmus és gyógyszerkutatás.  (angol)  // Organic & biomolecular chemistry. - 2003. - 1. évf. 1, sz. 1 . - P. 5-14. — PMID 12929379 .
3. ↑ Huang X. , Britto MD , Kear-Scott JL , Boone CD , Rocca JR , Simmerling C. , Mckenna R. , Bieri M. , Gooley PR , Dunn BM , Fanucci GE A kiválasztott altípus-polimorfizmusok szerepe a HIV-1 proteázon konformációs mintavétel és dinamika.  (angol)  // The Journal of Biological Chemistry. - 2014. - Kt. 289. sz. 24 . - P. 17203-17214. - doi : 10.1074/jbc.M114.571836 . — PMID 24742668 .
4. ↑ Kräusslich HG , Ingraham RH , Skoog MT , Wimmer E. , Pallai PV , Carter CA A humán immundeficiencia vírus izolált bioszintetikus proteinázának aktivitása természetes szubsztrátokon és szintetikus peptideken.  (angol)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 1989. - 1. évf. 86, sz. 3 . - P. 807-811. — PMID 2644644 .
5. ↑ Kohl NE , Emini EA , Schleif WA , Davis LJ , Heimbach JC , Dixon RA , Scolnick EM , Sigal IS A vírusfertőzéshez aktív humán immundeficiencia vírus proteáz szükséges.  (angol)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 1988. - 1. évf. 85, sz. 13 . - P. 4686-4690. — PMID 3290901 .
6. ↑ Seelmeier S. , Schmidt H. , Turk V. , von der Helm K. A humán immundeficiencia vírus aszparagin típusú proteázt tartalmaz, amelyet a pepstatin A gátolhat.  //  Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . - 1988. - 1. évf. 85, sz. 18 . - P. 6612-6616. — PMID 3045820 .
7. ↑ McPhee F. , Good AC , Kuntz ID , Craik CS Engineering human immunodeficiency virus 1 protease heterodimers as makromolekuláris inhibitorai a vírus érésének.  (angol)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 1996. - 1. évf. 93. sz. 21 . - P. 11477-11481. — PMID 8876160 .
8. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Yang H. , Nkeze J. , Zhao RY HIV-1 proteáz hatásai a sejtfunkciókra és lehetséges alkalmazásaik az antiretrovirális terápiában.  (angol)  // Sejt és biotudomány. - 2012. - Kt. 2, sz. 1 . - P. 32. - doi : 10.1186/2045-3701-2-32 . — PMID 22971934 .
9. ↑ Kipp DR , Hirschi JS , Wakata A. , Goldstein H. , Schramm VL A natív és gyógyszerrezisztens HIV-1 proteáz átmeneti állapotai megegyeznek.  (angol)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2012. - Kt. 109. sz. 17 . - P. 6543-6548. - doi : 10.1073/pnas.1202808109 . — PMID 22493227 .
10. ↑ Ding F. , Layten M. , Simmerling C. Molekuláris dinamikai szimulációs együttesek és EPR-kísérletek összehasonlításával vizsgált HIV-1 proteázlebenyek oldatszerkezete.  (angol)  // Az American Chemical Society folyóirata. - 2008. - Vol. 130, sz. 23 . - P. 7184-7185. - doi : 10.1021/ja800893d . — PMID 18479129 .
11. ↑ Hornak V. , Okur A. , ​​Rizzo RC , Simmerling C. A HIV-1 proteáz lebenyek spontán kinyílnak és visszazáródnak molekuláris dinamikai szimulációkban.  (angol)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2006. - Vol. 103. sz. 4 . - P. 915-920. - doi : 10.1073/pnas.0508452103 . — PMID 16418268 .
12. ↑ Huang L. , Chen C. A HIV-1 proteáz autoprocessing megértése új terápiás fejlesztésekhez.  (angol)  // A jövő gyógyászati ​​kémiája. - 2013. - Kt. 5, sz. 11 . - P. 1215-1229. - doi : 10.4155/fmc.13.89 . — PMID 23859204 .
13. ↑ HP rang. Rang és Dale farmakológiája  (neopr.) . — 6. – Philadelphia, Pa., USA: Churchill Livingstone/Elsevier, 2007. – ISBN 9780808923541 .
14. ↑ Watkins T. , Resch W. , Irlbeck D. , Swanstrom R. A humán immundeficiencia vírus 1-es típusú proteáz inhibitoraival szembeni magas szintű rezisztencia kiválasztása.  (angol)  // Antimikrobiális szerek és kemoterápia. - 2003. - 1. évf. 47. sz. 2 . - P. 759-769. — PMID 12543689 .
15. ↑ Moore JP , Stevenson M. Új célpontok a HIV-1 replikáció inhibitorai számára.  (angol)  // Természetismertetők. Molekuláris sejtbiológia. - 2000. - Vol. 1, sz. 1 . - P. 40-49. - doi : 10.1038/35036060 . — PMID 11413488 .
16. ↑ De Clercq E. A HIV- és HCV-gyógyszerek tervezése.  (angol)  // Természetismertetők. gyógyszerfelfedezés. - 2007. - Vol. 6, sz. 12 . - P. 1001-1018. - doi : 10.1038/nrd2424 . — PMID 18049474 .