Integrase

Unha integrase retroviral (IN), frecuentemente denominada integrase, é un encima producido por un retrovirus (como o VIH) que integra (formando enlaces covalentes) a súa información xenética na da célula hóspede que infecta. As INs retrovirais non se deben confundir coas integrases de fagos (recombinases) usadas en biotecnoloxía, como a integrase do fago λ utilizada na recombinación específica de sitio. Por outra parte, os retrotransposóns con LTR conteñen unha polimerase con varias actividades, entre elas a de integrase.

O complexo macromolecular dunha macromolécula de IN unida aos extremos do ADN viral foi denominado intasoma; a IN é un compoñente clave deste complexo e do complexo de preintegración retroviral.

 Estrutura 
Todas as proteínas IN retrovirais conteñen tres dominios canónicos, conectados por enlazadores (linkers) flexibles:

 un dominio de unión ao Zn HH-CC N-terminal (un feixe de tres hélices estabilizado por coordinación dun catión Zn(II)),
 un dominio central catalítico (pregamento RNaseH),
 un dominio de unión ao ADN C-terminal (pregamento SH3).

Obtivéronse as estruturas cristalinas e de RMN de cada dominio por separado e de construtos de dous dominios das integrases do VIH-1, VIH-2, virus da inmunodeficiencia simia, e virus do sarcoma de Rous, e as primeiras desas estruturas determináronse en 1994. Os datos bioquímicos e estruturais suxiren que a IN retroviral funciona como un tetrámero (dímero de dímeros), e os seus tres dominios son importantes para a multimerización e a unión ao ADN viral. Ademais, varias proteínas do hóspede celular interaccionan coa IN para facilitar o proceso de integración: por exemplo, o factor do hóspede proteína asociada á cromatina humana LEDGF, únese estreitamente á integrase do VIH e dirixe o complexo de preintegración do VIH cara a xenes altamente expresados para a súa integración.

O virus escumoso humano (HFV), un axente inocuo para os humanos, ten unha integrase similar á do VIH e por iso serve como modelo da función da IN do VIH; determinouse unha estrutura cristalina da integrase do  HFV ensamblada aos extremos do ADN viral.

 Función e mecanismo 

A integación ocorre despois da produción do ADN viral lineal bicatenario pola ADN polimerase dependente de ARN/ADN viral chamada transcritase inversa.

A principal función da IN é inserir o ADN viral no ADN cromosómico do hóspede, un paso esencial para a replicación do VIH. A integración é un "punto de non retorno" para a célula, que se converte nun transportador permanente do xenoma viral (provirus). A integración é en parte responsable da persistencia das infeccións retovirais. Despois da integración, pode ter lugar a expresión dos xenes virais e a produción de partículas de novos virións inmediatamente ou nalgún momento do futuro, a cronoloxía depende da actividade do locus cromosómico que hospeda o provirus.

As INs retrovirais catalizan dúas reaccións:

 Procesamento 3', no cal se eliminan dous ou tres nucleótidos dun ou de ambos os extremos 3' do ADN viral para expoñer un dinucleótido CA invariante.
 Reacción de transferencia da febra, na cal os extremos 3' procesados do ADN viral son enlazados covalentemente ao ADN cromosómico do hóspede.

Ambas as reaccións son catalizadas no mesmo sitio activo, e implican a transesterificación sen implicar un intermediario covalente proteína-ADN (a diferenza das reaccións catalizadas pola Ser/Tyr recombinase).

 No VIH 

miniatura|esquerda|Representación estrutural do dominio central catalítico do VIH baseado nos traballos de Feng, L. e Kvaratskhelia, M. tomada da protein database

A integrase do VIH é unha proteína viral de 32 kDa que consta de tres dominios: N-terminal, dominio central catalítico, e C-terminal, cada un dos cales ten distintas propiedades e funcións que contribúen á eficacia da integrase do VIH.

O N-terminal está composto por 50 residuos de aminoácidos que conteñen unha secuencia que quela ións cinc, aumentando máis a actividade encimática do dominio central catalítico. Como a quelación de metais é vital na eficacia da integrase, é unha diana para o desenvolvemento de terapias retrovirais.

O dominio central catalítico, igual que o N-terminal, contén residuos de aminoácidos moi conservados -Asp64, Asp116, Glu152-, xa que o motivo DDE (Asp-Asp-Glu) conservado contribúe ás funcións de endonuclease e polinucleótido transferase da integrase. As mutacións nestas rexións inactivan a integrase e impiden a integración no xenoma.

O dominio C-terminal únese ao ADN do hóspede de forma non específica e estabiliza o complexo de integración.

 Mecanismo de integración 

Despois da síntese do xenoma de ADN bicatenario do VIH, a integrase únese ao longo tramo de repeticións en tándem que flanquean o xenoma en ambos os extremos. Usando a súa actividade endonucleolítica, a integrase corta un di- ou trinucleótido en ambos os extremos 3' do xenoma nun procesamento coñecido como procesamento 3'. A especificidade de corte mellora co uso de cofactores como o Mn2+ e o Mg2+, que interaccionan co motivo DDE do dominio central catalítico, que actúan como cofactores para a función de integrase.

Os grupos 3'OH que se xeran distorsionan os enlaces fosfodiéster do ADN hóspede por medio dun ataque nucleofílico de tipo SN2. Os extremos 3' están enlazados covalentemente ao ADN diana. Os tramos que sobresaen no extremo 5' do xenoma viral son despois cortados usando os encimas de reparación do hóspede, eses mesmos encimas crese que son responsables da integración do extremo 5' no xenoma do hóspede formando o provirus.

 Terapia antirretroviral 

En novembro de 2005, os datos dun estudo en fase II dun inhibidor da integrase do VIH en investigación, MK-0518, demostraban que o composto tiña unha potente actividade antiviral. En outubro de 2007, a FDA dos Estados Unidos aprobou o inhibidor da integrase Raltegravir (MK-0518, nome comercial Isentress). Un segundo inhibidor da integrase, elvitegravir, foi aprobado nos Estados Unidos en agosto de 2012.

 Notas 

 Véxase tamén 
 Outros artigos 
Inhibidor da integrase
Integrón
Retrotransposón
Transposase

 Bibliografía 



 Ligazóns externas 
 PDB-101 Molecule of the Month: 135 HIV Integrase


Categoría:Viroloxía
Categoría:Encimas