ACCIONES ANTIVIRALES POLIFACÉTICAS DE LAS CITIDINA-DESAMINASAS APOBEC3 – Parte VI

Las proteínas A3 en la evolución

 Los genes que codifican A3 pueden haberse expandido para prevenir la inestabilidad genómica causada por retroelementos endógenos. Su variabilidad genética indica que el grupo de genes fue afectado por repetidos episodios de fuerzas positivas de selección durante la evolución. Hay que destacar que estas selecciones parecen ser más antiguas que los lentivirus modernos. Además, la expansión del grupo de genes A3 coincide estrictamente con una abrupta disminución en la actividad de retrotransposones en primates.

            La mayoría de retroelementos han perdido su competencia de replicación debido a la acumulación de mutaciones inactivadoras o a metilaciones CpG. Varios retroelementos permanecen móviles a través de retrotransposición, y procesos intracelulares que involucran intermediarios de la retrotranscripción. Recientes estudios han demostrado que las proteínas A3 inhiben retrotransposones de repeticiones terminales (LTR): la A3G y A3F humana, y la A3 de murino inhiben los elementos IAP y MusD; las A3G y A3F humanas inhiben retrotransposones de levaduras Ty1. La actividad de desaminasas parece crucial para estos efectos inhibidores. El análisis del genoma de ratón revela la presencia de provirus endógenos portadores de mutaciones consistentes mediadas por A3. Sin embargo, la A3A humana puede inhibir la retrotransposición de IAP efectivamente a través de nuevos mecanismos de desaminación independientes. Recientemente, otro estudio ha demostrado que la A3A humana puede ser activa catalíticamente y eso inhibe potentemente la replicación de los parvovirus DNA y retrotranscripciones de retroelementos no LTR, sino LINE-1. El elevado nivel de expresión de las proteínas A3 en células germinales, donde la demetilación extensiva genómica prevalece durante el desarrollo embrionario y la expresión de retroelementos se cree que sucede, constituyen un apoyo real para el papel protector de las citidina-desaminasas frente a retroelementos endógenos movilizados en esas células.

            Las proteínas A3 y las estrategias virales de evasión pueden haber evolucionado como consecuencia de la coexistencia de retrovirus y vertebrados. En efecto, polimorfismos de un solo nucleótido fueron identificados en la región promotora, intrones y exones de A3G. Una variante del codón H186R, en el exón 4, fue polimórfica en individuos afroamericanos y fueron fuertemente asociados con un mayor declive en el número de células T CD4 y por tanto aceleraban la progresión del SIDA. Sin embargo, un estudio más reciente no ha confirmado estas conclusiones. Sin embargo, una búsqueda continua para variantes genéticas de A3G u otras citidina-desaminasas que modifican la transmisión del HIV-1 y el progreso de la enfermedad podría probar un área fructífera de investigación. Las variantes de Vif que selectivamente fallan al neutralizar la actividad de A3G y/o A3F son frecuentemente detectadas en secuencias virales in vivo. Estos defectos aparentes pueden en realidad haber sido usurpados por el HIV para acelerar las secuencias de diversificación viral, permitiendo el escape de respuestas inmunes o de fármacos antirretrovirales.

Aprovechamiento de las proteínas A3 como agentes terapéuticos potenciales

            Los avances en la biología del A3 han revelado nuevos objetivos prometedores para fármacos antirretrovirales. Actualmente, una atención considerable se focaliza en la identificación de inhibidores moleculares pequeños que selectivamente interrumpen la asociación de Vif y las proteínas A3G/3F o bloquean el reclutamiento de la ligasa E3 por Vif. Mediante la supresión de la actividad de Vif, estos fármacos podrían preservar los niveles intracelulares de A3G y A3F, permitiéndoles ejercer las acciones antivirales potentes. La inductibilidad de la expresión de A3G en células T por fitohemaglutinina junto a interleucina 2, IL-2, o por formol miristato acetato, y en macrófagos por interferón alfa, IFN-α, plantea la posibilidad de que la expresión de A3 pudiera ser impulsada de manera segura más allá de la capacidad de Vif para contrarrestarlo. La upregulation de A3G en hepatocitos primarios en respuesta al IFN-α también procede de un posible mecanismo por interferón mediated noncythopatic HBV clearance. Una mejor comprensión de la participación potencial de las proteínas A3 en esta respuesta podría facilitar la identificación de nuevas estrategias terapéuticas para HBV. Sin embargo, lo que queda por determinar es si el incremento de los niveles A3G pueden también promover su ensamblaje dentro de los complejos HMM.

            Aunque el ensamblaje con Gag puede reclutar proteínas A3 dentro de viriones, el empaquetamiento de citidina-desaminasas funcionales dentro de viriones no garantiza la acción antiviral o la desaminación eficiente del DNA  viral. Por ejemplo, A3C y A3F-A3G (proteínas quimera) demuestran una potente desaminación en Escherichia coli y son incorporadas dentro de viriones eficientemente, pero este empaquetamiento de proteínas A3 es relativamente ineficaz al reducir la infectividad del HIV-1. Además, inducen significativamente menos mutaciones en el DNA del HIV-1 que otras A3G o quimeras A3G-A3F. Estos resultados paradójicos sugieren que los eventos que suceden antes de la desaminación pueden ser importantes para una actividad antiviral completa.

            La observación de que LMM A3G es un factor de restricción post-entrada del virus sugiere otra estrategia terapéutica potencial. Un LMM A3G activo constitutivamente  puede ayudar a las células a resistir el virus en una etapa temprana. Un A3G inactivo catalíticamente podría ser utilizado en este escenario para evitar la edición promiscua del DNA genómico del hospedador. Definiendo la proteína y el RNA que componen el complejo HMM puede permitir el desarrollo de inhibidores moleculares pequeños para bloquear su formación. La conversión de A3G desde LMM hasta HMM, seguida por la activación de células T merece una evaluación cuidadosa de la gama de señales (citosinas) y de vías moleculares que inducen esta respuesta; estos estudios podrían expandir el uso de vectores de lentivirus en terapias genéticas. Por ejemplo, si el bloqueo de LMM A3G pudiera ser eliminado en células T en reposo, las células podrían comenzar a ser susceptibles a la transducción. Esto podría permitir el requerimiento de la estimulación del receptor de la célula T, que puede sesgar a la población de células expresando los genes transducidos e incluso alterar la habilidad de las células para responder a nuevos antígenos. Los estímulos que provienen de la formación de los complejos HMM A3G y hacen a las células T permisivas para la transducción sin promover la activación celular o diferenciación, podría ser un paso crucial hacia delante en el desarrollo exitoso de estrategias terapéuticas para la variedad de enfermedades, destacando varios tipos de cáncer.

Conclusiones

Las proteínas A3 inducen letales ediciones dC-por-dU durante la retrotranscripción de los retrovirus. Tienen actividad inherente enzimática, y su actividad restrictiva y otras posibles acciones no enzimáticas confieren un bloqueo intrínseco para el HIV-1 y la posibilidad de otros patógenos que tengan un paso de retrotranscripción obligado. Por lo tanto, no es sorprendente que hayan sido sugeridas como sujeto para otras recientes investigaciones que focalizan diferentes aspectos de la biología de A3. Actuando mediante la activación inducida por la citidina-desaminasa, el mediador de la diversificación de anticuerpos que utiliza la edición dC- por-dU para construir la inmunidad adaptativa, las proteínas A3 proporcionan potentes respuestas innatas que no solo mantiene a raya a los invasores exógenos, sino que puede también haber evolucionado para imponer resistencia a retrotransposones endógenos para asegurar la estabilidad del genoma humano.