HIV の構造的基盤

Nature Communications volume 14、記事番号: 1237 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

HIV-1 成熟阻害剤 (MI)、ベビリマット (BVM) およびその類似体は、CACTD-SP1 領域に結合して安定化することにより、キャプシドタンパク質 C 末端ドメイン (CACTD) からのスペーサーペプチド 1 (SP1) の触媒的切断を妨げます。 。 MI は、現在の抗レトロウイルス療法を強化する代替薬として開発中です。 有望ではあるものの、それらの作用機序とそれに関連するウイルス耐性経路は、分子レベル、生化学レベル、構造レベルではまだほとんど理解されていません。 我々は、BVMおよび/または集合補因子イノシトール六リン酸（IP6）と複合体を形成したCACTD-SP1の微結晶集合体の原子分解能のマジックアングルスピニングNMR構造を報告する。 我々の結果は、BVMが成熟を妨害し、6螺旋束の孔を引き締め、SP1と同時に結合しているIP6の動きを抑制するメカニズムを明らかにした。 さらに、BVM 耐性の SP1-A1V および SP1-V7A 変異体は、異なる立体構造および結合特性を示します。 まとめると、私たちの研究は、BVM 耐性の構造的な説明と、新しい MI の設計の指針を提供します。

HIV-1 の成熟は、構造的な Gag ポリタンパク質前駆体をその構成ドメインに切断するウイルス プロテアーゼによって引き起こされます 1、2、3。 HIV-1 Gag は、4 つの主要な構造および機能ドメインと 2 つのスペーサー ペプチド (MA、CA、SP1、NC、SP2、および p6) の間に 5 つのタンパク質分解切断部位を保有します。 処理はさまざまな速度で進行し、SP1-NC 部位が最も早く切断され、CA-SP1 部位が最後に切断されます4。 遺伝的および酵素的研究により、CA-SP1部位での切断の阻害、または切断の遅延さえも、成熟プロセスを著しく妨害し、ウイルス感染性を無効にするのに十分であることが示された。 実際、CA-SP1 プロセシングを妨害する成熟阻害剤 (MI) は、HIV 感染症の現在の治療法を強化するための魅力的な候補として浮上しています 5、6、7、8、9。

生化学的および構造的研究により、CA-SP1 の遅い切断はタンパク質分解部位の構造的隔離によることが明らかになりました 10、11、12、13。 組み立てられた未熟な HIV-1 Gag 格子内では、CA-SP1 接合部がαヘリックス (接合ヘリックス) に折り畳まれ、これが自己会合して 6 ヘリックス束となり、Gag 六量体を安定化します 13,14。 CA-L231 と SP1-A1 の間の切断結合は結合ヘリックスの中央に位置し、6 ヘリックス束の内側で閉塞されています。 したがって、プロテアーゼがこの部位にアクセスするには、6 ヘリックス束が少なくとも部分的に展開する必要があります。 阻害の詳細なメカニズムは確認されていませんが、3-O-(3',3'-ジメチルスクシニル)-ベツリン酸 (ベビリマットまたは BVM)、1-[2-(4-tert-ブチルフェニル)-2-(2,3-ジヒドロ-1H-インデン-2-イルアミノ)エチル]-3-(トリフルオロメチル)ピリジン-2-オン (PF-46396) およびその類似体は、 CA-SP1 接合部と 6 ヘリックスバンドルの安定化 6,7,15,16,17,18。 したがって、MIは基質結合を直接妨害するのではなく、6-ヘリックス束の展開を阻害し、実質的にプロテアーゼの基質へのアクセスを妨げることによって間接的に作用します。

MI は実験室環境では HIV 感染の強力な阻害剤であるにもかかわらず、臨床使用はまだ承認されていません。 BVM は第 I 相および第 II 相の臨床試験を受け、その際、HIV-1 感染者における用量依存的なウイルス量の有意な減少が観察されました 19。 しかし、さらなる研究により、患者の最大 50% では BVM がウイルス量に影響を及ぼさないことが明らかになりました 20,21。 この BVM 耐性は、天然に存在するウイルス配列多形、特に残基 7 および 8 での SP1 アミノ酸変化 (SP1-V7A、-V7M、-T8Δ、および -T8N) に関連しています 20。 さらに、BVM 耐性変異体は、in vitro での BVM に対する複数ラウンドの選択を通じて生成され、その結果、SP1 残基 1 および 3 (SP1-A1V、-A3T、および -A3V) にアミノ酸変化が生じました。 このうち、SP1-A1V はウイルス複製を阻害しません 10。