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] Los IN retrovirales no deben confundirse con las integrasas de fagos ( recombinasas ) utilizadas en biotecnología , como la integrasa del fago λ , como se analiza en recombinación específica de sitio .
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]
Todas las proteínas IN retrovirales contienen tres dominios canónicos, conectados por conectores flexibles: [3] [4]
Se han informado estructuras cristalinas y de RMN de los dominios individuales y construcciones de 2 dominios de integrasas de VIH-1, VIH-2, VIS y virus del sarcoma de Rous (RSV), y las primeras estructuras se determinaron en 1994. [5] [6 ] Los datos bioquímicos y los datos estructurales sugieren que la IN retroviral funciona como un tetrámero (dímero de dímeros), siendo los tres dominios importantes para la multimerización y la unión del ADN viral. [7] Además, se ha demostrado que varias proteínas celulares del huésped interactúan con el IN para facilitar el proceso de integración: por ejemplo, el factor del huésped, la proteína LEDGF asociada a la cromatina humana , se une estrechamente al IN del VIH y dirige el complejo de preintegración del VIH hacia zonas altamente genes expresados para la integración. [8]
El virus espumoso humano (HFV), un agente inofensivo para los humanos, tiene una integrasa similar a la del VIH IN y, por lo tanto, es un modelo de función del VIH IN; Se ha determinado una estructura cristalina de 2010 de la integrasa HFV ensamblada en los extremos del ADN viral. [6]
"La integración se produce después de la producción del ADN viral lineal bicatenario por la transcriptasa inversa de la ADN polimerasa dependiente de ARN/ADN viral" . [9]
La función principal de 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]
Ambas reacciones están catalizadas en el mismo sitio activo e implican transesterificación sin involucrar un intermedio de proteína-ADN covalente (a diferencia de las reacciones catalizadas por recombinasa Ser/Tyr . [4]
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 y citosina que quela los iones de zinc y mejora además la actividad enzimática del dominio del núcleo 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 previenen 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]
Después de la síntesis del genoma de ADN bicatenario del VIH, la integrasa se une a las largas repeticiones 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 procesamiento 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 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' están unidos covalentemente al ADN objetivo. Los extremos 5' del genoma viral luego se escinden utilizando enzimas reparadoras 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]
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 (EE. UU.) aprobó el inhibidor de la integrasa Raltegravir (MK-0518, nombre comercial Isentress). El segundo inhibidor de la integrasa, elvitegravir , fue aprobado en Estados Unidos en agosto de 2012.