Base estrutural do HIV

Nature Communications volume 14, número do artigo: 1237 (2023) Citar este artigo

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Inibidores de maturação do HIV-1 (MIs), Bevirimat (BVM) e seus análogos interferem na clivagem catalítica do peptídeo espaçador 1 (SP1) do domínio C-terminal da proteína do capsídeo (CACTD), ligando-se e estabilizando a região CACTD-SP1 . Os IM estão em desenvolvimento como medicamentos alternativos para aumentar as terapias antirretrovirais atuais. Embora promissores, o seu mecanismo de ação e as vias de resistência ao vírus associadas permanecem pouco compreendidos nos níveis molecular, bioquímico e estrutural. Relatamos estruturas de RMN de rotação em ângulo mágico de resolução atômica de conjuntos microcristalinos de CACTD-SP1 complexados com BVM e / ou o cofator de montagem inositol hexakisfosfato (IP6). Nossos resultados revelam um mecanismo pelo qual o BVM interrompe a maturação, apertando o poro do feixe de 6 hélices e extinguindo os movimentos do SP1 e do IP6 simultaneamente ligado. Além disso, as variantes SP1-A1V e SP1-V7A resistentes a BVM exibem características conformacionais e de ligação distintas. Tomados em conjunto, nosso estudo fornece uma explicação estrutural para a resistência à BVM, bem como uma orientação para o projeto de novos MIs.

A maturação do HIV-1 é desencadeada pela protease viral que cliva o precursor estrutural da poliproteína Gag nos seus domínios constituintes1,2,3. O HIV-1 Gag abriga cinco locais de clivagem proteolítica entre seus quatro principais domínios estruturais e funcionais e dois peptídeos espaçadores: MA, CA, SP1, NC, SP2 e p6. O processamento prossegue em taxas diferentes, com o sítio SP1-NC clivado mais rápido e o sítio CA-SP1 por último4. Estudos genéticos e enzimáticos mostraram que a inibição da clivagem ou mesmo o abrandamento da clivagem no local CA-SP1 é suficiente para perturbar significativamente o processo de maturação e anular a infecciosidade do vírus. De facto, os inibidores da maturação (IMs) que interferem no processamento do CA-SP1 estão a emergir como candidatos atraentes para aumentar o actual arsenal de tratamentos para a infecção pelo VIH5,6,7,8,9.

Estudos bioquímicos e estruturais revelaram que a clivagem lenta do CA-SP1 é devida ao sequestro estrutural do sítio de proteólise10,11,12,13. Dentro da rede Gag imatura do HIV-1 montada, a junção CA-SP1 dobra-se em uma hélice α (a hélice de junção), que se auto-associa em um feixe de 6 hélices, estabilizando o hexâmero Gag . A ligação cindível entre CA-L231 e SP1-A1 está localizada no meio da hélice de junção e está ocluída dentro do feixe de 6 hélices. Portanto, para que a protease obtenha acesso a este local, o feixe de 6 hélices deve desdobrar-se pelo menos parcialmente. Embora o mecanismo detalhado de inibição não tenha sido determinado, MIs de moléculas pequenas, como ácido 3-O-(3',3'-dimetilsuccinil)-betulínico (Bevirimat ou BVM), 1-[2-(4-tert- acredita-se que butilfenil)-2-(2,3-di-hidro-1H-inden-2-ilamino)etil]-3-(trifluorometil)piridin-2-ona (PF-46396) e seus análogos interfiram na proteólise ligando-se a junção CA-SP1 e estabilização do feixe de 6 hélices6,7,15,16,17,18. Assim, os MIs não interferem directamente com a ligação ao substrato, mas antes actuam indirectamente, inibindo o desdobramento do feixe de 6 hélices e impedindo, com efeito, o acesso da protease ao seu substrato.

Apesar de serem potentes inibidores da infecção pelo HIV em laboratório, os IM ainda não foram aprovados para uso clínico. O BVM foi submetido a ensaios clínicos de fase I e fase II, durante os quais foram observadas reduções significativas e dependentes da carga viral em indivíduos infectados pelo HIV-119. No entanto, estudos adicionais revelaram que em até 50% dos pacientes, a BVM não afetou as cargas virais20,21. Esta resistência à BVM está associada a polimorfos de sequências virais de ocorrência natural, em particular alterações de aminoácidos SP1 nos resíduos 7 e 8 (SP1-V7A, -V7M, -T8Δ e -T8N)20. Além disso, variantes resistentes à BVM foram geradas através de múltiplos ciclos de seleção contra BVM in vitro, resultando em alterações de aminoácidos nos resíduos 1 e 3 do SP1 (SP1-A1V, -A3T e -A3V); destes, o SP1-A1V não prejudica a replicação viral10.