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Proteína temprana de 35 kDa

La proteína Early 35 kDa , o P35 para abreviar, es una proteína baculoviral que inhibe la apoptosis en las células infectadas por el virus. Aunque los baculovirus infectan sólo a los invertebrados en la naturaleza, la expresión ectópica de P35 en animales y células de vertebrados también da como resultado la inhibición de la apoptosis, lo que indica un mecanismo universal. Se ha demostrado que P35 es un inhibidor de caspasas con un espectro de actividad muy amplio tanto en lo que respecta a los tipos de caspasas inhibidas como a las especies en las que el mecanismo está conservado.

Distribución de especies

P35 se ha encontrado en diferentes cepas del virus de la poliedrosis nuclear , una especie de baculovirus que infecta a los insectos. Dos ortólogos de P35 que se han estudiado en detalle son los del virus de la poliedrosis nuclear multicápside Autographa californica (AcMNPV) y del virus de la poliedrosis nuclear Bombyx mori (BmNPV). Se descubrió que el ortólogo P35 de AcMNPV bloquea la apoptosis en células de mamíferos de manera mucho más eficiente en comparación con el ortólogo de BmNPV. [2]

Función

La proteína P35 inhibe la apoptosis actuando como un inhibidor competitivo e irreversible de las caspasas . [3] P35 sirve primero como sustrato de caspasa y se escinde entre los aminoácidos D87 y G88, es decir, después de la secuencia DQMD en P35 de AcMNPV y después de la secuencia DKID en P35 de BmNPV, lo que da como resultado dos productos polipeptídicos de aproximadamente 10 kDa y 25 kDa de tamaño. [3] El sitio de escisión está situado en un bucle expuesto al disolvente que se extiende desde el núcleo de la hoja beta de la proteína , lo que garantiza una buena accesibilidad a la caspasa. [1] [4] Sin embargo, a diferencia de otras proteínas sustrato de caspasa, los fragmentos de P35 no se disocian de la caspasa después de la escisión. En cambio, el fragmento de escisión N-terminal de 10 kDa permanece unido a la caspasa mediante un enlace tioéster estable y covalente entre el residuo de escisión D87 de P35 y el residuo de cisteína en el sitio activo de la caspasa. [5]

Si bien la formación de un tioéster intermedio entre el aspartato del sitio de reconocimiento del sustrato y la cisteína del sitio activo de la caspasa es un evento normal en la escisión de proteínas mediada por caspasas, el enlace resultante normalmente se hidroliza rápidamente para que los productos escindidos puedan desprenderse. Sin embargo, en el caso de P35, el complejo caspasa-sustrato permanece estable. La escisión de P35 desencadena rápidos cambios conformacionales que reposicionan su extremo N, que normalmente está enterrado en el núcleo de la hoja beta de la proteína, en el sitio activo de la caspasa. Como consecuencia de este reordenamiento, los residuos C2 y V3 de P35 N-terminales interactúan con el sitio activo de la caspasa para desplazar el agua y prevenir la reacción de hidrólisis. El residuo C2 de P35 compite con el residuo de cisteína del sitio activo de la caspasa por la unión del residuo D87 de P35, manteniendo la reacción atrapada en un estado de equilibrio. [5] [6] [7] [8]

Interacciones

En las células de insectos, P35 inhibe una enzima llamada Sf caspasa-1 , que fue identificada como un ortólogo estructural y funcional de CASP3 (CPP32) y CASP7 (MCH3) humanos. [9] Los estudios que utilizan caspasas humanas purificadas in vitro encontraron que la proteína también puede inhibir varias de ellas, incluidas CASP1 , CASP3, CASP6 , CASP7, CASP8 y CASP10 . [10]

Significación clínica

Dado que los baculoviridae sólo infectan a insectos y no a humanos, la función de P35 en la evasión inmune de las células infectadas no es clínicamente relevante. Sin embargo, se ha considerado que P35 es una herramienta potencial en la terapia génica para suprimir la apoptosis cuando no es deseada, como en la protección del tejido trasplantado contra el rechazo inmunológico o en la destrucción de células espectadoras en la terapia contra el cáncer; Sin embargo, estos métodos aún están lejos de tener aplicación clínica. [11]

Historia y descubrimiento

El papel de P35 en la inhibición de la apoptosis fue descrito por primera vez por Rollie J. Clem en el grupo de investigación de Lois K. Miller en el Departamento de Genética de la Universidad de Georgia en 1991. [12] Cuatro años más tarde, en 1995, el La razón de la inhibición de la apoptosis por parte de P35 fue identificada como su capacidad para unirse e inhibir caspasas (entonces todavía llamadas homólogos de ICE ) por Nancy J. Bump y sus colaboradores de BASF Bioresearch Corporation en Worcester, Massachusetts . [13] El mecanismo de inhibición de caspasa fue descubierto por Guozhou Xu en el equipo de Hao Wu en el Departamento de Bioquímica de la Facultad de Medicina Weill Cornell en 2001. [5]

Referencias

  1. ^ ab Fisher AJ, Cruz W, Zoog SJ, Schneider CL, Friesen PD (abril de 1999). "Estructura cristalina del baculovirus P35: papel de un nuevo bucle de sitio reactivo en la inhibición apoptótica de la caspasa". La Revista EMBO . 18 (8): 2031–9. doi :10.1093/emboj/18.8.2031. PMC  1171287 . PMID  10205157.
  2. ^ Morishima N, Okano K, Shibata T, Maeda S (mayo de 1998). "Las proteínas p35 homólogas de los baculovirus muestran actividades antiapoptóticas distintivas que se correlacionan con la actividad inductora de apoptosis de cada virus". Cartas FEBS . 427 (1): 144–8. doi :10.1016/S0014-5793(98)00389-5. PMID  9613616. S2CID  29840073.
  3. ^ ab Bertin J, Mendrysa SM, LaCount DJ, Gaur S, Krebs JF, Armstrong RC, Tomaselli KJ, Friesen PD (septiembre de 1996). "La supresión apoptótica por el baculovirus P35 implica la escisión e inhibición de una proteasa similar a CED-3/ICE inducida por virus". Revista de Virología . 70 (9): 6251–9. doi :10.1128/jvi.70.9.6251-6259.1996. PMC 190650 . PMID  8709252. 
  4. ^ Zoog SJ, Bertin J, Friesen PD (septiembre de 1999). "La inhibición de la caspasa por el baculovirus P35 requiere la interacción entre el bucle del sitio reactivo y el núcleo de la hoja beta". La Revista de Química Biológica . 274 (37): 25995–6002. doi : 10.1074/jbc.274.37.25995 . PMID  10473544.
  5. ^ abc Xu G, Cirilli M, Huang Y, Rich RL, Myszka DG, Wu H (marzo de 2001). "Inhibición covalente revelada por la estructura cristalina del complejo caspasa-8 / p35". Naturaleza . 410 (6827): 494–7. doi :10.1038/35068604. PMID  11260720. S2CID  279649.
  6. ^ Riedl SJ, Renatus M, Snipas SJ, Salvesen GS (noviembre de 2001). "Inactivación de caspasas basada en mecanismos por el supresor apoptótico p35". Bioquímica . 40 (44): 13274–80. doi :10.1021/bi010574w. PMID  11683637.
  7. ^ Xu G, Rich RL, Steegborn C, Min T, Huang Y, Myszka DG, Wu H (febrero de 2003). "Análisis mutacionales de la interacción p35-caspasa. Un modelo cinético de cuerda de arco de inhibición de caspasa por p35". La Revista de Química Biológica . 278 (7): 5455–61. doi : 10.1074/jbc.M211607200 . PMID  12458208.
  8. ^ Lu M, Min T, Eliezer D, Wu H (febrero de 2006). "Ligadura química nativa en la inhibición de caspasa covalente por p35". Química y Biología . 13 (2): 117–22. doi :10.1016/j.chembiol.2005.12.007. PMID  16492559.
  9. ^ Ahmad M, Srinivasula SM, Wang L, Litwack G, Fernandes-Alnemri T, Alnemri ES (enero de 1997). "Spodoptera frugiperda caspasa-1, una nueva proteasa letal de insectos que escinde la inmunofilina nuclear FKBP46, es el objetivo de la proteína antiapoptótica p35 del baculovirus". La Revista de Química Biológica . 272 (3): 1421–4. doi : 10.1074/jbc.272.3.1421 . PMID  8999805.
  10. ^ Zhou Q, Krebs JF, Snipas SJ, Price A, Alnemri ES, Tomaselli KJ, Salvesen GS (julio de 1998). "Interacción de la proteína antiapoptótica p35 del baculovirus con caspasas. Especificidad, cinética y caracterización del complejo caspasa / p35". Bioquímica . 37 (30): 10757–65. doi :10.1021/bi980893w. PMID  9692966.
  11. ^ Doloff JC, Su T, Waxman DJ (septiembre de 2010). "La administración adenoviral del inhibidor de pancaspasa p35 mejora la muerte de transeúntes mediante la terapia con profármaco enzimático dirigido por el gen P450 utilizando ciclofosfamida +". Cáncer BMC . 10 : 487. doi : 10.1186/1471-2407-10-487 . PMC 2946310 . PMID  20836875. 
  12. ^ Clem RJ, Fechheimer M, Miller LK (noviembre de 1991). "Prevención de la apoptosis por un gen de baculovirus durante la infección de células de insectos". Ciencia . 254 (5036): 1388–90. Código bibliográfico : 1991 Ciencia... 254.1388C. doi :10.1126/ciencia.1962198. PMID  1962198.
  13. ^ Bump NJ, Hackett M, Hugunin M, Seshagiri S, Brady K, Chen P, Ferenz C, Franklin S, Ghayur T, Li P (septiembre de 1995). "Inhibición de proteasas de la familia ICE por la proteína antiapoptótica p35 del baculovirus". Ciencia . 269 ​​(5232): 1885–8. Código Bib : 1995 Ciencia... 269.1885B. doi : 10.1126/ciencia.7569933. PMID  7569933.