Cianovirina-N
 | |
| Substància | proteïna  |
|---|---|
| Massa molecular | 11.000 Da |
| Identificadors | |
| P81180 | |
La Cianovirina-N (CV-N) és una proteïna que forma part de la família de les lectines, caracteritzades per la seva unió a carbohidrats. Té un pes molecular de 11kDa[1] i prové del cianobacteri (alga blau-verda) Nostoc ellipsosporum. Està formada per una cadena de 101 aminoàcids, formada per dues unions intracel·lulars de ponts disulfur. Va ser descoberta en un programa per a la detecció de molècules amb propietats anti-VIH. Tanmateix, la seva acció no és tan sols contra el VIH, sinó també cap a altres virus com el virus de l'Ebola (Ebo), els rhinovirus, el virus de l'influenza[2] i el virus de l'Hepatitis C.
Descobriment i origen
[modifica]La cianovirina-N es va descobrir com a proteïna gràcies a la seva unió al VIH. L'OMS,[3] el Departament de Salut i Serveis Humans dels EUA i alguns instituts van declarar com a prioritat trobar aquest tipus de microbicida. Per això es van fer molts i diversos estudis, un dels quals va consistir a analitzar col·leccions de microorganismes.
En el Repositori de Productes Naturals de l'Institut Nacional del Càncer dels EUA, l'any 1977 es va descobrir un cianobacteri (alga blau-verda) Nostoc ellipsosporum, els extractes de la qual van presentar una forta inhibició de la citopatogenicitat del VIH, així es va estudiar què produïa aquest efecte trobant així la cianovirina-N. A poc a poc es van anar estudiant les seves interaccions concretes amb proteïnes i amb sucres del virus.
Propietats
[modifica]Tot i que la seva funció en Nostoc ellipsosporum és desconeguda, té la capacitat d'inhibir de forma irreversible limfòcits T-tropic en soques adaptades al laboratori de VIH tipus 1 (VIH-1), VIH de tipus 2 (VIH-2) i del virus de la immunodeficiència en simis (SIV), com també T-tròpic, macròfag-tròpic (M-tròpic) i T- i M- tròpic (dual-tròpic) d'aïllaments primaris clínics del VIH-1 entre cèl·lules infectades i sanes.[1] A més a més, actua impedint la transmissió d'una cèl·lula a una altra mitjançant interaccions amb les glicoproteïnes de superfície de membrana del virus (gp120), les quals són diferents de les interaccions entre gp120 amb el receptor cel·lular CD4 o amb anticossos per a saber els neutralitzadors del VIH[4] que determinen gp120.
Com a conseqüència, CV-N és una molècula molt útil per ser utilitzada com un microbicida tòpic, un component que pot reduir o prevenir infeccions patològiques de VIH mitjançant l'aplicació d'aquest al recte o a la vagina abans de mantenir relacions sexuals.
Estructura
[modifica]La CV-N [5] és una proteïna composta de 101 aminoàcids i amb un pes molecular de 11kDa que comparteix menys d'un 20% d'homologia de seqüència amb qualsevol altra proteïna coneguda o hipotètica. Internament, però, la seqüència mostra un alt grau de duplicació, amb una clara semblança trobada entre la part A, que comprèn els residus 1 a 50, i la part B, que consta de residus 51 - 101. Una comparació de les seqüències d'aminoàcids d'aquests segments de cadena mostra que 16 residus (32%) són idèntics i altres 13 residus (26%) mostren substitucions aminoàcides conservadores.
El més alt grau d'homologia es troba en els bucles definits pels quatre residus de Cys que donen lloc a dos ponts disulfur intramoleculars (Cys8-Cys22 i Cys58-Cys73), imprescindibles per la seva activitat, i en la regió més lluny d'aquests bucles (residus 40-49 a A i 91-100 a B). Els dos ponts disulfur es troben en les posicions 8-22 i en la 58-73. En aquest nivell de conservació de seqüències, es creia que les estructures corresponents a aquestes cadenes segmentàries eren semblants i que, de fet, va resultar ser el cas, encara que d'una manera força contundent. També s'ha observat una repetició similar de seqüències d'aminoàcids en moltes altres proteïnes i es creu que resulta de la duplicació de gens durant l'evolució.
A més a més, mostra un grau d'estabilitat i activitat que es restableix després de diversos cicles de descongelació, així com després del tractament amb dissolvents orgànics (com acetonitril, metanol i sulfòxid de dimetil), altes concentracions de sal (clorhidrat de guanidina 8M), detergents forts (per exemple, 0.5% p / v de dodecilsulfat sòdic), peròxid d'hidrogen i altes temperatures.
Seqüència d'aminoàcids:[6]
| 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 101 |
| LGKFSQTCYN | SAIQGSVLTS | TCERTNGGYN | TSSIDLNSVI | ENVDGSLKWQ | PSNFIETCRN | TQLAGSSELA | AECKTRAQQF | VSTKINLDDH | IANIDGTLKY | E |
Activitat microbicida
[modifica]VIH (virus de la immunodeficiència humana)
[modifica]
Les lectines són unes proteïnes que tenen la capacitat de reconèixer certs carbohidrats i unir-se a ells reversiblement. En concret, la cianovirina-N és capaç de reconèixer la gp120 es troba en la superfície de l'embolcall del VIH. Aquesta proteïna és necessària perquè els virus puguin entrar i infectar a la cèl·lula hoste, ja que són les que s'uneixen als receptors CD4, deixant pas a la fusió del virus a la cèl·lula. Així, les lectines tenint la capacitat per reconèixer els carbohidrats d'aquestes glicoproteïnes i unir-se a elles, impedeixen el canvi conformacional que necessita el virus per infectar a la cèl·lula,[7] fet que les porta a considerar-les agents amb un gran potencial microbicida.
Aquest embolcall glicoproteic que embolcalla el VIH constitueix una diana molecular per a la cianovirina-N. En cap cas la proteïna ataca la cèl·lula diana ni la ultraestructura del virió.[8] Té una gran afinitat per les estructures oligosacàrides, riques en manosa,[9] evitant la infecció entre virus i cèl·lula i l'entrada viral a la cèl·lula.
El mètode que segueixen per a evitar la infecció de la cèl·lula consisteix en un bloqueig en estats previs a la fusió del virus VIH a dins la cèl·lula: l'ancoratge de les glicoproteïnes gp-120 de l'embolcall amb el receptor CD4, els canvis conformacionals de la cèl·lula hoste, la fusió o desembolcallament del virus, així s'aconsegueix evitar tot el procés que el sistema immunitari segueix quan percep a un virus.
Ara bé, es continuen efectuant investigacions sobre el mecanisme exacte de les lectines enfront del VIH. Tot i això, els avenços són esperançadors perquè s'ha pogut demostrar que la cianovirina-N té una gran capacitat de resistència a la degradació per detergents, solvents orgànics, temperatures de fins a 100 °C, etc. sense perdre l'activitat antiviral.
Ebo (virus de l'Èbola)
[modifica]L'embolcall del virus de l'Èbola està constituïda per oligosacàrids similars als de l'embolcall del VIH, fet que podria provocar que el virus de l'Èbola fos susceptible a la cianovirina-N, i ser una futura teràpia contra aquest.[10]
VHC (virus de l'Hepatitis C)
[modifica]La capacitat d'unió als carbohidrats que té la Cianovirina-N li permet ser un bon agent microbicida enfront del VHC. En aquest cas, la Cianovirina bloqueja la interacció entre la proteïna E2 i CD81.[11] La proteína E2 és una proteína que es troba en la superfície del VHC i té molta afinitat al CD81, una molécula del sistema immunitari humà. Aquesta gran afinitat és la que li permet al VHC infectar a les cèl·lules humanes.
Referències
[modifica]- ↑ 1,0 1,1 Boyd, MR; Gustafson, KR; McMahon, JB; Shoemaker, RH; O'Keefe, BR; Mori, T; Gulakowski, RJ; Wu, L; Rivera, MI; Laurencot, CM; Currens, MJ; Cardellina JH, 2nd; Buckheit RW, Jr; Nara, PL; Pannell, LK; Sowder RC, 2nd; Henderson, LE «Discovery of cyanovirin-N, a novel human immunodeficiency virus-inactivating protein that binds viral surface envelope glycoprotein gp120: potential applications to microbicide development.». Antimicrobial agents and chemotherapy, 41, 7, 7-1997, pàg. 1521-30. PMID: 9210678.
- ↑ O'Keefe, BR; Smee, DF; Turpin, JA; Saucedo, CJ; Gustafson, KR; Mori, T; Blakeslee, D; Buckheit, R; Boyd, MR «Potent anti-influenza activity of cyanovirin-N and interactions with viral hemagglutinin.». Antimicrobial agents and chemotherapy, 47, 8, 8-2003, pàg. 2518-25. PMID: 12878514.
- ↑ Martinez Lopez, Hector «Semillas de soja para hacer frente al VIH». MasScience, 30-10-2015 [Consulta: 21 octubre 2018].
- ↑ Keeffe, JR; Gnanapragasam, PN; Gillespie, SK; Yong, J; Bjorkman, PJ; Mayo, SL «Designed oligomers of cyanovirin-N show enhanced HIV neutralization.». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 108, 34, 23-08-2011, pàg. 14079-84. PMID: 21799112.
- ↑ Botos, I; Wlodawer, A «Cyanovirin-N: a sugar-binding antiviral protein with a new twist.». Cellular and molecular life sciences : CMLS, 60, 2, 2-2003, pàg. 277-87. PMID: 12678493.
- ↑ «UniProt». Cyanovirin-N. [Consulta: 21 octubre 2018].
- ↑ Lozano Rosas, Virginia «Compuestos polifuncionales basados en el anillo de 1,3,5-triazina: síntesis y estudio de sus propiedades anti-VIH.». Universidad Complutense de Madrid, 2011, pàg. 206.
- ↑ Esser, MT; Mori, T; Mondor, I; Sattentau, QJ; Dey, B; Berger, EA; Boyd, MR; Lifson, JD «Cyanovirin-N binds to gp120 to interfere with CD4-dependent human immunodeficiency virus type 1 virion binding, fusion, and infectivity but does not affect the CD4 binding site on gp120 or soluble CD4-induced conformational changes in gp120.». Journal of virology, 73, 5, 5-1999, pàg. 4360-71. PMID: 10196334.
- ↑ Bolmstedt, AJ; O'Keefe, BR; Shenoy, SR; McMahon, JB; Boyd, MR «Cyanovirin-N defines a new class of antiviral agent targeting N-linked, high-mannose glycans in an oligosaccharide-specific manner.». Molecular pharmacology, 59, 5, 5-2001, pàg. 949-54. PMID: 11306674.
- ↑ Barrientos, LG; O'Keefe, BR; Bray, M; Sanchez, A; Gronenborn, AM; Boyd, MR «Cyanovirin-N binds to the viral surface glycoprotein, GP1,2 and inhibits infectivity of Ebola virus.». Antiviral research, 58, 1, 3-2003, pàg. 47-56. PMID: 12719006.
- ↑ Helle, F; Wychowski, C; Vu-Dac, N; Gustafson, KR; Voisset, C; Dubuisson, J «Cyanovirin-N inhibits hepatitis C virus entry by binding to envelope protein glycans.». The Journal of biological chemistry, 281, 35, 01-09-2006, pàg. 25177-83. PMID: 16809348.