7. Вирусный фермент – интеграза, её функции, строение. Ингибиторы интегразы: Релтегравир – характеристика, структура.

СТРОЕНИЕ ИНТЕГРАЗЫ ВИЧ-1

ИН ВИЧ-1 содержит 288 аминокислотных остатков, молекулярная масса фермента составляет 32 кДа (килоДальтоны). Частичным протеолизом (гидролиза белков) и направленным мутагенезом (процесс изменения в нуклеотидной последовательности ДНК, приводящий к мутациям) было показано, что в структуре фермента можно выделить три домена:

• короткий N-концевой, в состав которого входят аминокислотные остатки с 1 по 50;

• каталитический, который образуют аминокислотные остатки с 51 по 212;

• C-концевой, состоящий из аминокислотных остатков с 220 по 270.

Найдено, что в состав активного центра фермента входят катионы Mg²⁺.

Рис1: Взаимное расположение аминокислотных остатков каталитического центра и иона Mg²⁺ в составе каталитического домена ИН ВИЧ 1.

Ингибиторы ИН способны образовывать комплексы с этими катионами и тем самым блокировать стадию переноса цепи вирусной ДНК (рисунок 2).

Ингибиторы интегразы (ИИ) представляют собой класс антиретро-вирусных  препаратов, предназначенных для блокирования дейст-вия интегразы вирусного фермента, который вставляет вирусный геном в ДНК клетки-хозяина.

Ингибиторы интегразы влияют на один из этапов процесса встраивания провирусной ДНК – перенос цепи ДНК. После переноса из цитоплазмы в клеточное ядро прединтеграционного комплекса (провирусная ДНК в связи с интегразой) интеграза присоединяется к ДНК клетки, что приводит к необратимому связыванию провирусной ДНК и ДНК инфицированной клетки.

Поскольку интеграция является жизненно важным этапом репликации ретровирусов, ее блокирование может остановить дальнейшее распространение вируса. Ингибиторы интегразы первоначально были разработаны для лечения ВИЧ-инфекции, но были применены к другим ретровирусам.

Ингибиторы интегразы нацелены на определенный этап жизненного цикла ретровирусов, поэтому их можно принимать в сочетании с другими типами препаратов против ВИЧ, чтобы минимизировать адаптацию вируса. Они также полезны в терапии спасения пациентов, чей вирус мутировал и приобрел устойчивость к другим лекарствам.

Репликативный цикл ВИЧ-1 условно можно разделить на две фазы:

• раннюю, которая начинается с узнавания клетки-мишени зрелым вирионом и включает все процессы, ведущие к интеграции вирусной ДНК в хромосому зараженной клетки

• позднюю, начинающуюся с регулируемой экспрессии интегри­рованного провирусного генома и заканчивающуюся созреванием и отпочковыванием вириона.

На ранней фазе частицы ВИЧ-1

• связываются специфично только с клетками, несущими на поверхности белок CD4, ответственный за иммунное узнавание клетки. Вслед за

• проникновением вируса в клетку следуют

• процессы «раздевания» вируса и высвобождения внутриклеточного предтранскрипционного комплекса.

Поздняя фаза репликативного цикла вируса начинается с

• транскрипции вирусных генов. Обратная транскрипция геномной РНК осуществляется вирусным ферментом – обратной транскриптазой – в цитоплазме. Результатом этого процесса является получение ДНК-копии вирусной РНК. Эта

• двухцепочечная вирусная ДНК транспортируется в ядро в составе прединтеграционного комплекса, включающего ряд вирусных и клеточных белков. После транспорта в ядро

• вирусная ДНК ковалентно встраивается в геном зараженной клетки благодаря каталитической активности вирусного фермента – интегразы.

Таким образом, интеграция вирусной ДНК в клеточную является ключевой стадией репликативного цикла ВИЧ. Понятно, что подавление репликации вируса разумно вести на ранних этапах его развития – обратной транскрипции и интеграции, которые осуществляются вирусными ферментами. Направление, связанное с подавлением стадии обратной транскрипции ВИЧ-1, широко развито.

На сегодняшний день комплексная терапия, основанная на использовании ингибиторов обратной транскриптазы и другого вирусного фермента – протеазы, рассматривается как наиболее действенная и доступная. К сожалению, она не приводит к полной остановке репликации вируса, а позволяет лишь подавлять ее до низкого уровня. Кроме того, использование этой терапии ограничено токсичностью многих ингибиторов обратной транскриптазы и протеазы, недостаточной селективностью их действия в клетках и восприимчивостью к ним организма инфицированного человека.

Вирусная интеграза (ИН) не имеет аналогов в клетке, и именно по этой причине она является очень привлекательной фармакологической мишенью с точки зрения селективности и эффективности воздействия антивирусных препаратов. Подавление стадии интеграции позволило бы предотвратить репликацию вируса в de novo (с самого начала) зараженных клетках и впоследствии элиминировать зараженные клетки, изолированные в тканях пациента, подвергающегося химиотерапии.

К сожалению, разработка эффективных ингибиторов ИН во многом затрудняется ограниченностью наших знаний о механизме действия и структуре этого фермента. Можно сказать, что ИН (вирусная интеграза) является наименее изученным ферментом ВИЧ-1.

ИН ВИЧ-1 относят к семейству полинуклеотидилтрансфераз. Ферменты данного семейства катализируют процессы, приводящие к перемещению ДНК или ее фрагментов внутри генома либо между геномами. Следует отметить, что данные процессы осуществляются без привлечения дополнительных источников энергии и, в конечном итоге, без изменения числа фосфодиэфирных связей.

Первым ингибитором ИН (вирусной интегразы) явился релтегравир - противовирусное средство. Ингибирует каталитическую активность ВИЧ интегразы - фермента, участвующего в репликации вируса. Ингибирование интегразы предотвращает ковалентное введение генома ВИЧ в геном клетки хозяина на ранних стадиях развития инфекции. Не включенные в ДНК человека геномы ВИЧ не способны индуцировать продукцию новых вирусных частиц, вследствие этого происходит подавление процесса интеграции и предотвращение дальнейшего распространения вирусной инфекции в организме. Ингибирующая способность ралтегравира в отношении фосфотрансферазы человека выражена незначительно.