Proteínas accesorias del HIV-1 que garantizan la supervivencia viral en un ambiente hostil – Parte V
Modulación del ambiente intracelular: Vpr
Vpr es una proteína de 96 aminoácidos que es empaquetada dentro de la matriz de los viriones, pero cuya función ha sido difícil de elucidar. Un atributo de la expresión de Vpr es la habilidad de retrasar el arresto de las células en la fase G2 del ciclo celular. El volumen de datos indica que el fenotipo de la muerte celular inducida por Vpr está ligada a la vía de la fase G2 del ciclo celular. La relevancia de la habilidad de Vpr para causar el arresto de la fase G2 está demostrada por la observación de células infectadas por HIV-1, que presentan enriquecimiento de células en fase G2.
Estos hechos que apuntan que el arresto en fase G2 por Vpr parecen imitar un control del daño/estrés en el ADN involucrando una kinasa ATR, aunque no está claro la vía de activación en primer lugar. Una ráfaga de artículos han proporcionado algunas pistas sobre ello: ensayos de interacción revelan que Vpr, como Vpu y Vif, participan junto al complejo cullin4A-DDB1, con Vpr haciendo contacto mediante un receptor denominado DCAF (originalmente VprBP) que se une a DDB1. Varios experimentos muestran que prevenir la interacción de Vpr con DCAF1 o inhibiendo la expresión de DCAF1 usando RNAi induciendo el arresto en fase G2 por Vpr atestigua la significancia del complejo cullin4A-DDB1-DCAF1-Vpr.
DCAF1 ha sido también identificada como un factor de dependencia del HIV-1. Esta sugerencia de que el complejo cullin4A-DDB1-DCAF1 está envuelto en un importante paso del ciclo de vida viral, y que el papel de Vpr puede ser estabilizar la actividad normal del complejo en una vía que beneficie al virus. Apoyando esta teoría, datos recientes demuestran que la unión de Vpr a cullin4A-DDB1-DCAF1 aumenta su actividad y está asociado con un incremento en la “nedilación” de cullin4A (una modificación post-traduccional con la ubiquitina, como la proteína Nedd8 que estimula la función de la ligasa cullin facilitando el reclutamiento de E2). Si esta hipótesis es correcta, da comienzo a una relevante identificación de sustratos importantes en el complejo cullin4A-DDB1-DCAF1, para determinar como su degradación afecta al HIV-1, y resolver si Vpr actúa simplemente para mejorar la eficiencia de este proceso.
Un modelo alternativo es que Vpr reclute un sustrato de novo para su ubiquitinación (y degradación). Existen pruebas que apoyan esta hipótesis, que proceden del hallazgo de algunas mutaciones en el extremo C de Vpr que no afectan su unión a DCAF1, pero abolen el arresto G2 provocado por Vpr. Este extremo C de Vpr recluta un sustrato de novo para cullin4A-DDB1-DCAF1 para su ubiquitinación (FIGURA 2).
Además, el arresto en G2 también facilita la infección de macrófagos por la Vpr del HIV-1. Virus de linajes filogenéticos del HIV-2/SIV-SM codifican ambos para Vpr y un parálogo, Vpx. Mientras que HIV-1 y los SIVs de linajes restantes codifican solo para Vpr. Vpx es importante en la infección de macrófagos, aunque HIV-2/SIV-SM Vpx parece ser mucho más importante en la infección de macrófagos que la Vpr del HIV-1. Específicamente los vectores de HIV-2/SIV-SM pueden solo infectar macrófagos o monocitos derivados de células dendríticas eficientemente si el gen Vpx está intacto. Además, la proteína Vpx puede ser suministrada en trans para permitir la infección de los macrófagos o las células dendríticas, y por tanto, pueden ser añadidas para permitir al HIV-1 infectar dichas células. En este aspecto, Vpx aparece para actuar en alguna vía análoga de forma que el exceso de las cápsidas virales pueden ser añadidas a células para saturar el factor de restricción del hospedador, TRIM5α.
Tanto Vpx como Vpr, se unen a DCAF1 y habilitan a Vpx para interactuar con el mismo complejo cullin4A-DDB1-DCAF1, que como Vpr es esencial para promover la infección de macrófagos por SIV-SM. Una explicación plausible para el efecto de Vpx en etapas tempranas de la infección de macrófagos es introducir dentro de las células esta asociación con núcleos virales entrantes y que interactúen con las proteínas de las defensas del hospedador, para atraer la proteína cullin4A-DDB1-DCAF1 para su eliminación. Esta idea está fuertemente apoyada por experimentos de fusión celular en la que los macrófagos fueron expuestos para albergar una acción dominante.
Si Vpr del HIV-1 también interactúa con este factor de restricción, este factor juega un papel muy relevante en la inducción del arresto en G2 por Vpr. Mientras permanezca el arresto en G2 por Vpr, la transcripción del HIV-1 es más activa (y además se producen más virus). También es posible que el arresto en G2 sea un inevitable producto de la destrucción de las proteínas del hospedador que tienen un papel relevante en la progresión del ciclo celular y en otras medidas de protección frente a virus del hospedador. Además, análisis evolutivos sugieren que esta clase de genes del huésped que actúan en vías de reparación del ADN también muestran signos de evolución de los genes de defensa del patógeno que existe en levaduras. Es posible que ciertas proteínas que están envueltas en la reparación del ADN o de la progresión del ciclo celular pueden también servir como un doble uso en defensas antivirales del hospedador, y en están marcadas por Vpr para su degradación. Si fuera cierto, implica que Vpr, Vif y Vpu son una contramedida viral para la restricción mediada por el hospedador.
FIGURA 2. VIF, Vpu, y Vpr inhiben factores de restricción de la célula hospedadora para promover una eficiente replicación viral.
La imagen muestra la organización genómica del HIV-1 y destaca la presencia de genes accesorios.
Conclusión
Mientras el HIV-1 es relativamente una nueva infección humana, los ancestros humanos han sido infectados con retrovirus hace varios millones de años. Nosotros conocemos esto porque cerca del 8% del genoma humano está compuesto por retrovirus endógenos. Varias de estas infecciones son bastante viejas, unos 25 millones de años. Las defensas del hospedador que están operativas frente al HIV-1 no han sido seleccionadas para inhibir al virus, sino que han sido seleccionadas para trabajar frente a muchas más infecciones virales antiguas. Como estas defensas siguen estando activas, encontrando vías que estabilicen o depriman en presencia de las proteínas accesorias del HIV-1 es una estrategia potencial para el desarrollo de un sustrato antiviral que pudiera cambiar el ambiente hostil natural de células humanos hacia un control viral más efectivo.