La proteasa similar a la papaína nidoviral ( PLPro o PLP ) es un dominio proteico de proteasa similar a la papaína codificado en los genomas de los nidovirus . Se expresa como parte de una gran poliproteína del gen ORF1a y tiene actividad enzimática de proteasa de cisteína responsable de la escisión proteolítica de algunas de las proteínas virales no estructurales N-terminales dentro de la poliproteína. Una segunda proteasa también codificada por ORF1a, llamada proteasa similar a 3C o proteasa principal, es responsable de la mayoría de las escisiones posteriores. [2] Los coronavirus tienen uno o dos dominios de proteasa similares a la papaína ; en el SARS-CoV y el SARS-CoV-2 , un dominio PLPro se encuentra en la proteína no estructural 3 del coronavirus (nsp3). [3] Los arterivirus tienen de dos a tres dominios PLP. [4] Además de su actividad de proteasa, los dominios PLP funcionan como enzimas desubiquitinantes (DUB) que pueden escindir el enlace isopeptídico que se encuentra en las cadenas de ubiquitina . También son enzimas "des-Gilantes" que eliminan el gen 15 estimulado por interferón del dominio similar a la ubiquitina (ISG15) de las proteínas celulares. Es probable que estas actividades sean responsables de antagonizar la actividad del sistema inmunológico innato del huésped . [2] Debido a que son esenciales para la replicación viral , los dominios de proteasa similares a la papaína se consideran objetivos farmacológicos para el desarrollo de fármacos antivirales contra patógenos humanos como MERS-CoV , SARS-CoV y SARS-CoV-2 . [5] [6]
Según el sistema de clasificación de proteasas MEROPS , las proteasas similares a la papaína de los nidovirus son miembros del clan CA, las proteasas similares a la papaína , cuyas estructuras y mecanismos catalíticos son similares a los de la papaína . Este grupo contiene muchas proteasas procesadoras de poliproteínas virales . [7] Las proteasas de este grupo se encuentran en todos los dominios de la vida . [8]
En los coronavirus, los dominios de proteasas similares a la papaína se conocen generalmente como PLPro, como por ejemplo en el SARS-CoV y el SARS-CoV-2 . Cuando dos de estos dominios están codificados en el genoma, se conocen como PLP1 y PLP2 [2] [9] o PLPro1 y PLPro2, [3] donde el PLPro de los virus de dominio único es más similar a PLP2. [2] En los arterivirus, los tres dominios PLP se conocen como PLP1α, PLP1β y PLP2. [2] [10]
La PLPro es una enzima multifuncional con múltiples funciones en el ciclo de vida viral, incluidas las actividades de proteasa , desubiquitinasa y desglilación . En los coronavirus, se presenta como un dominio proteico dentro de la proteína no estructural 3 (nsp3) de gran tamaño y multidominio. La actividad de la PLPro es esencial para la replicación viral . [2] La reutilización evolutiva de las proteasas virales para la desubiquitinación y la desglilación como mecanismo para influir en la respuesta del sistema inmunológico innato del huésped es conocida para varias familias virales. [9]
Los dominios PLPro de los nidovirus se expresan como parte de la gran poliproteína codificada por el gen ORF1ab . Los dominios PLPro son responsables del procesamiento proteolítico de la poliproteína para generar proteínas no estructurales virales maduras (nsps), muchas de las cuales son componentes del complejo replicasa-transcriptasa . En los coronavirus, los dominios PLPro ejecutan las escisiones de las nsps1-4 N-terminales , mientras que la proteasa similar a 3C (proteasa principal) escinde las proteínas restantes nsp5-16. [2] [3] [11]
Se predijo una actividad de deubiquitinasa (DUB) para la PLPro del SARS-CoV mediante una comparación estructural con la proteasa 18 específica de ubiquitina , una del grupo de DUB de cisteína proteasas codificadas en el genoma humano . [2] [12] Esta predicción se confirmó posteriormente mediante experimentos in vitro para varios dominios PLP de coronavirus y arterivirus, [2] [9] incluido el del SARS-CoV-2 . [5]
ISG15 es una proteína pequeña similar a la ubiquitina que se puede conjugar con otras proteínas como una modificación postraduccional de manera similar a la ubiquitina . Además de la actividad desubiquitinante, los dominios PLP de coronavirus y arterivirus se han identificado como enzimas deISGylasa, capaces de eliminar ISG15 de las proteínas celulares. [2] [9] Los estudios in vitro de la PLPro del SARS-CoV-2 sugieren una mayor afinidad por ISG que por la ubiquitina. [13]