Войти
| протеаза ВИЧ-1 (ретропепсин) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 протеаза ВИЧ-1 димер в белом и сером с пептидом субстратом черным цветом и активным центром боковыми цепями аспартата красным цветом. (PDB : 1KJF ) | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер EC | 3.4.23.16 | ||||||||
| Номер CAS | 144114-21-6 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | IntEnz view | ||||||||
| BRENDA | BRENDA entry | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme view | ||||||||
| KEGG | KEGG entry | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| PRIAM | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Онтология генов | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
протеаза ВИЧ-1 (PR) - это ретровирусная аспартилпротеаза (ретропепсин), фермент, участвующий в гидролизе пептидной связи в ретровирусах, который необходим для жизненного цикла ВИЧ, ретровируса, вызывающего СПИД. ВИЧ-протеаза расщепляет вновь синтезированные полипротеины (а именно, Gag и Gag- Pol ) по девяти сайтам расщепления с образованием зрелых белковых компонентов ВИЧ вирион, инфекционная форма вируса вне клетки-хозяина. При эффективной протеазе ВИЧ вирионы ВИЧ остаются неинфекционными.
протеаза ВИЧ-1, маркированная в соответствии с ее сходством с английским бульдогом или толстый кот. Синяя и сине-зеленая ленты изображают пептидную основу структуры дикого типа (1D4S ) и мутантной (1KZK ) соответственно. Существует зрелая протеаза ВИЧ. как гомодимер 22 кДа , где каждая субъединица состоит из 99 аминокислот. Один активный сайт расположен между идентичными субъединицами и имеет характеристику Asp - Thr - Gly (Asp25, Thr26 и Gly27) каталитическая триада последовательность, общая для аспарагиновых протеаз. Поскольку PR ВИЧ-1 может функционировать только как димер, зрелая протеаза содержит две аминокислоты Asp25, по одной от каждого мономера, которые действуют вместе друг с другом как каталитические остатки. Кроме того, протеаза ВИЧ имеет две молекулярные «створки», которые перемещаются на расстояние до 7 Å, когда фермент связывается с субстратом. Это можно визуализировать с помощью анимации открытия и закрытия створок.
Область Gag-Pol, содержащая ген протеазы, фланкированный p6 на N-конце и обратной транскриптазой на C-конце. "Hxb2genome "Полипротеин Gag-Pol, который содержит преждевременные кодирующие белки, в том числе PR ВИЧ-1. PR расположен между обратной транскриптазой (которая находится на С-конце PR) и p6 (который находится на N-конце PR) области трансфрейма (TFR).
Для того, чтобы этот предшественник стал функциональным белком, каждый мономер должен связываться с другим PR ВИЧ-1 мономера с образованием функционального каталитического активного центра, каждый из которых вносит вклад в Asp25 своих соответствующих каталитических триад.
Когда вирусная РНК ВИЧ попадает в клетку, она сопровождается обратная транскриптаза, интеграза и зрелый PR ВИЧ-1. Обратная транскриптаза превращает вирусную РНК в ДНК, облегчая роль интегразы во включении вирусной генетической информации с ДНК клетки-хозяина. Вирусная ДНК может либо оставаться в спящем состоянии в ядре, либо транскрибироваться в мРНК и транслироваться клеткой-хозяином в полипротеин Gag-Pol, который затем будет расщеплен на отдельные функциональные белки (включая вновь синтезированный PR ВИЧ-1) зрелым PR ВИЧ-1.
Предшественник PR ВИЧ-1 катализирует собственное производство, облегчая его отщепление от Gag -Полипротеин в механизме, известном как автоматическая обработка. Автообработка PR ВИЧ-1 характеризуется двумя последовательными этапами: (1) внутримолекулярное расщепление N-конца в сайте расщепления p6-протеазой, которое служит для завершения процессинга PR и повышения ферментативной активности с вновь образованным PR- промежуточное звено обратной транскриптазы и (2) межмолекулярное расщепление С-конца в сайте расщепления протеазой-обратной транскриптазой, приводящее к сборке двух субъединиц PR в зрелые димеры. Димеризация двух субъединиц позволяет сформировать полностью функциональный комбинированный активный центр, характеризующийся двумя каталитическими остатками Asp25 (по одному от каждого мономера).
Димер протеазы ВИЧ-1 (зеленый и голубой) с активным сайтом Asp-25 красного цвета.
Образовано в комплексе с полипептидом субстратом (пурпурный). (PDB : 1KJF )
в комплексе с ингибитором (изображены в виде палочек с углеродом в белом, азоте в синем, кислороде в красном). (PDB : 1EBY )PR ВИЧ-1 служит двойной цели. PR-предшественник ВИЧ-1 отвечает за катализирование собственного производства в зрелые ферменты PR с помощью автообработки PR. Зрелая протеаза способна гидролизовать пептидные связи на полипротеинах Gag-Pol в девяти специфических сайтах, обрабатывая полученные субъединицы в зрелые, полностью функциональные белки. Эти расщепленные белки, включая обратную транскриптазу, интегразу и РНКазу H, кодируются компонентами кодирующей области, необходимыми для репликации вируса.
В качестве аспарагиновой протеазы димеризованный PR ВИЧ-1 функционирует через комплекс аспартильной группы для осуществления гидролиза. Из двух остатков Asp25 на объединенном каталитически активном сайте PR ВИЧ-1, один депротонирован, а другой протонирован из-за отличий pKa от микросреды.
В общем механизме аспарагиновой протеазы, как только субстрат должным образом связывается с активным сайтом фермента, депротонированная каталитическая аминокислота Asp25 подвергается основному катализу, делая входящую молекулу воды лучшим нуклеофилом, депротонируя ее. Образующийся гидроксильный ион атакует карбонильный углерод пептидной связи, образуя промежуточный продукт с временным оксианионом, который стабилизируется первоначально протонированным Asp25. Оксианион повторно образует двойную связь, что приводит к разрыву пептидной связи между двумя аминокислотами, в то время как первоначально депротонированный Asp25 подвергается кислотному катализу, чтобы отдать свой протон аминогруппе, что делает аминогруппу более удаляемой группой для полной расщепление пептидной связи и возвращение к исходному депротонированному состоянию.
Хотя PR ВИЧ-1 имеет многие из тех же характеристик, что и невирусная аспарагиновая протеаза, некоторые данные показали, что PR ВИЧ-1 катализирует гидролиз в согласованном манера; другими словами, нуклеофильная молекула воды и протонированный Asp25 одновременно атакуют ножничную пептидную связь во время катализа.
Каталитический механизм общей аспартил-протеазы, содержащей два характерных остатка Asp25 в депротонированном и протонированном формы. "Aspartyl proteae Mechanism.png "
протеаза ВИЧ-1 имеет классический AspThrGly из аспартилпротеаз. Эти аминокислоты расположены в положениях 25, 26 и 27, и отвечают за каталитическую активность. Обладая неотъемлемой ролью в репликации ВИЧ, протеаза ВИЧ является основной мишенью для лекарственной терапии. Ингибиторы протеазы ВИЧ действуют путем специфического связывания с активным сайтом, имитируя тетраэдрический промежуточный продукт его субстрата. и по существу "застревает", что приводит к отключению фермента. После сборки и образования почки вирусные частицы, лишенные активной протеазы, не могут созреть в инфекционные вирионы. Несколько ингибиторов протеазы были лицензированы для терапии ВИЧ.
Там это десять ингибиторов PR ВИЧ-1, которые в настоящее время одобрены Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов. К ним относятся индинавир, саквинавир, ритонавир, нелфинавир, лопинавир, ампренавир, фосампреневир, атаза навир, типранавир и дарунавир. Многие из ингибиторов имеют разные молекулярные компоненты и, следовательно, разные механические действия, такие как блокирование активного центра. Их функциональная роль также распространяется на влияние на концентрации других ингибиторов (ритонавир) в циркуляции и используется только в определенных обстоятельствах, когда вирус проявляет толерантность к другим ингибиторам (типранавиру).
Из-за высокой частоты мутаций ретровирусов, особенно из-за чувствительных к мутациям областей (особенно области, содержащей последовательность каталитической триады), и учитывая, что изменения нескольких аминокислот в протеазе ВИЧ могут значительно снизить ее видимый для ингибитора, активный центр этого фермента может быстро изменяться под действием селективного давления препаратов, ингибирующих репликацию.
Два типа мутаций обычно связаны с увеличением лекарственной устойчивости: «основные» мутации и «вторичные» "мутации. Основные мутации включают мутацию в активном сайте PR ВИЧ-1, предотвращающую его связывание селективными ингибиторами. Вторичные мутации относятся к молекулярным изменениям на периферии фермента из-за длительного воздействия аналогичных химических веществ, потенциально влияющих на специфичность ингибитора PR ВИЧ-1.
Один из подходов к минимизации развития лекарственной устойчивости при ВИЧ заключается во введении комбинации препаратов, которые подавляют несколько ключевых аспектов цикла репликации ВИЧ одновременно, а не по одному лекарству за раз. Другие мишени лекарственной терапии включают обратную транскриптазу, прикрепление вируса, слияние мембран, интеграцию кДНК и сборку вирионов.
