La Vpu es una proteína accesoria que en el VIH está codificada por el gen vpu . Vpu significa "proteína viral U". La proteína Vpu actúa en la degradación de CD4 en el retículo endoplasmático y en la mejora de la liberación de viriones de la membrana plasmática de las células infectadas . [1] La Vpu induce la degradación del receptor viral CD4 y, por lo tanto, participa en la regulación negativa general de la expresión de CD4 durante el curso de la infección por VIH. Se cree que la degradación de CD4 mediada por Vpu previene la unión de CD4- Env en el retículo endoplasmático para facilitar el ensamblaje adecuado de Env en viriones. [2] Se encuentra en las membranas de las células infectadas, pero no en las partículas virales en sí.
El gen Vpu se encuentra exclusivamente en el VIH-1 y algunos aislados del virus de inmunodeficiencia en simios ( VIS ) relacionados con el VIH-1, como el VIS cpz , el VIS gsn y el VIS mon , pero no en el VIH-2 ni en la mayoría de los aislados del VIS. [3] Las similitudes estructurales entre el Vpu y otra proteína viral pequeña, la M2, codificada por el virus de la influenza A, se observaron por primera vez poco después del descubrimiento del Vpu. Desde entonces, se ha demostrado que el Vpu forma canales iónicos selectivos de cationes cuando se expresa en ovocitos de Xenopus o células de mamíferos y también cuando se purifica y se reconstituye en bicapas lipídicas planares . [4] El Vpu también permeabiliza las membranas de bacterias y células de mamíferos a moléculas pequeñas. [5] Por lo tanto, se considera un miembro de la familia de las viroporinas . [6]
Vpu y Env se expresan a partir del mismo ARNm bicistrónico de una manera dependiente de Rev, presumiblemente por un escaneo con fugas de ribosomas a través del codón de iniciación vpu . [7] De hecho, el gen Vpu se superpone en su extremo 3' con el gen env. Se encontró que varios aislados de VIH-1 portaban mutaciones puntuales en el codón de iniciación de la traducción Vpu pero tenían por lo demás genes vpu intactos. Dado que la eliminación del codón de iniciación Vpu da como resultado una mayor expresión del gen env corriente abajo, es posible que el VIH-1 en realidad use este mecanismo como un interruptor molecular para regular la expresión relativa de Vpu o Env en células infectadas. Los posibles beneficios de tal regulación no están claros. [8]
Se han asignado dos funciones principales a la proteína Vpu. Se sabe que la primera función induce la degradación de la molécula receptora viral CD4, y la segunda función es mejorar la liberación de viriones recién formados de la superficie celular. Vpu logra estas dos funciones a través de dos mecanismos distintos. En el caso de CD4, Vpu actúa como un adaptador molecular para conectar CD4 a un complejo de ubiquitina ligasa E3, lo que resulta en la degradación de CD4 por proteasomas celulares . Esto requiere señales ubicadas en el dominio citoplasmático de Vpu . Por otro lado, la mejora de la liberación del virus implica la neutralización de un factor huésped celular, BST-2 (también conocido como CD317, HM1.24 o tetherin ) y requiere el dominio TM de Vpu. [9] Sin embargo, el mecanismo exacto de cómo Vpu contrarresta BST-2 aún no está claro. [8] En ausencia de Vpu, la tetherin se une a la envoltura viral y la une a la membrana celular y otras partículas virales, impidiendo la liberación de las partículas virales. Datos recientes sugieren que el dominio transmembrana de BST-2 es crucial para la interferencia de Vpu. La interacción de Vpu y BST-2 da como resultado la regulación negativa de BST-2 desde la superficie celular. [10]
BST-2, que es una proteína de superficie celular inducible por interferón (IFN), parece “atar” el VIH a la célula en ausencia de Vpu. BST-2 es una proteína integral de membrana de 29 a 33 kDa altamente glicosilada con un dominio transmembrana y un posible anclaje de glicosilfosfatidilinositol (GPI). [11] En la superficie celular, BST2 reside en balsas lipídicas a través del anclaje de GPI, mientras que su dominio TM se encuentra fuera de ellas, interactuando indirectamente con el citoesqueleto de actina. El sitio de acción principal de Vpu es la membrana plasmática, donde esta proteína se dirige a BST-2 de la superficie celular a través de su unión mutua de TM a TM, lo que conduce a lisosomas, parcialmente dependientes de βTrCP. [12]
La proteína viral "u" (Vpu) es una proteína de membrana de tipo I oligomérica de 81 aminoácidos (16 kDa) que se traduce a partir del ARNm bicistrónico vpu-env. El extremo N de Vpu, que codifica el anclaje transmembrana (TM), representa un dominio activo importante para la regulación de la liberación del virus, pero no para la degradación de CD4. El dominio citoplasmático C-terminal (54 residuos) que contiene un par de residuos de serina (en las posiciones 52 y 56) fosforilados constitutivamente por la caseína quinasa 2. La fosforilación de dos residuos de serina en el dominio citoplasmático es fundamental para la degradación de CD4 en el RE. [13] Basándose en la espectroscopia de RMN 2D 1H de un péptido correspondiente al dominio citoplasmático de Vpu, se propuso que el dominio citoplasmático de Vpu contiene dos dominios α-helicoidales , hélice-1 y hélice-2, que están conectados por una región no estructurada que contiene los dos residuos de fosfoserilo conservados. Además, los modelos informáticos predicen un tercer dominio α-helicoidal en el dominio transmembrana de Vpu, que podría desempeñar un papel importante en la formación de canales iónicos . [14]