Vuonna 2010 yli 25 miljoonaa ihmistä on kuollut aidsiin, ja arviolta noin 33 miljoonaa ihmistä elää hiv:n kanssa. Retrovirusintegraasin estäjistä ks. kohdat Raltegraviiri ja Retrovirusintegraasin estäjän farmakokinetiikka.

Rakenteen vaikutus

Röntgenkiteiden analyyseistä on saatu selville tiettyjen isäntäsolun proteiinien kolmiulotteiset rakenteet, jotka ovat kriittisiä HIV-infektiomekanismin ja virulenssin ymmärtämisen kannalta. HIV-proteaasi- ja integraasirakenteet ovat korkeimmalle sijoittuneita rakenteita, jotka ovat osaltaan auttaneet pelastamaan monia ihmishenkiä ja parantaneet monien HIV-tartunnan saaneiden henkilöiden elämänlaatua. Sitä käytetään rakennepohjaisessa lääkesuunnittelussa proteaasin ja integraasin estäjien kehittämiseksi, ja sitä käytetään merkittävänä osana erittäin aktiivista antiretroviraalista hoitoa (HAART).

Vaikka nykyiset antiretroviraaliset lääkkeet parantavat elämänlaatua sekä pidentävät monien potilaiden elinaikaa, tautia ei pystytä hävittämään. Integraasinestäjillä tehdyt tutkimukset osoittavat, että yhdistelmä muiden antiretroviraalisten lääkkeiden kanssa vähentää viruksen sopeutumista, ja niitä voidaan mahdollisesti käyttää pelastushoitona potilaille, jotka ovat hankkineet resistenssin muille lääkkeille. Lisätietoja on kohdassa

• AIDS ennen proteaasinestäjiä & HIV-proteaasinestäjät: A Breakthrough
• Hoidot: Retroviral Integrase Inhibitor Pharmacokinetics Viitteet:

PFV Intasome Crystallization

Hare ym. (2010) hyödynsivät HIV-1:n virus-DNA:n päätepisteiden jäljittelemiseksi liukoisia ja täysin toimivia prototyypin vaahtomuoviviruksen (PFV:n) intasomipreparaatteja, jotka saatiin rekombinantti-PFV:n integraasilla ja kaksijuosteisilla oligonukleotideilla.

Integraasi-DNA-kompleksien huomattava stabiilisuus määritettiin havainnoimalla in vitro säikeensiirtoreaktioita, jotka luokiteltiin kolmeen deproteinaation siirtymismuotoon: (1) yksittäiset yhteensovitetut tapahtumat: linearisoitunut kohdeplasmidi; (2) useat yhteensovitetut tapahtumat: smear; (3) half-site-tapahtumat: avoin pyöreä DNA. PFV:n intasomin tarkempi karakterisointi osoitti myös rakenteellista olennaisuutta, mikä merkitsi vahvoja proteiini-proteiini- ja proteiini-DNA-vuorovaikutuksia huolimatta pitkäaikaisesta inkuboinnista korkean ionivahvuuden olosuhteissa. Kattavat kiteytymiskokeet saivat aikaan elinkelpoisen kiderakenteen, joka diffraktioi röntgensäteitä 2,9 Angströmin resoluutioon. Kolmiulotteinen rakenne määritettiin lopulta. Epäsymmetrinen yksikkö sisälsi yhden integraasidimeerin, johon oli vakaasti sitoutunut virus-DNA-molekyyli, ja symmetriaan yhdistetyn integraasidimeeriparin, joka muodosti pitkänomaisen tetrameerin. Dimeerin rajapintaa stabiloivat molekyylien väliset aminoterminaalisten ja katalyyttisten ydindomeenien (sisempi alayksikkö – ulompi alayksikkö) vuorovaikutukset. Pitkänomaisen tetrameerin kokonaismuoto on ainutlaatuinen, vaikkakin siinä on yhtäläisyyksiä aiemmin raportoituihin HIV-1-integraasikomplekseihin.

Kiteytystekniikka

Proteiini-DNA-kompleksit muodostettiin käyttäen täyspitkää, villityyppistä PFV IN:ää ja synteettistä dsDNA:ta, joka mallinnti viruksen päätepistettä.

Intraasi kiteytettiin käyttäen höyrypisara-riippuvainen-riippuvainen-diffuusiotekniikkaa. Varastoliuos koostui 1,35 M ammoniumsulfaatista, 25 % (v/v) glyserolista, 4,8 % (v/v) 1,6-heksaanidiolista ja 50 mM 2-(N-morfoliini)etaanisulfonihaposta (MES) pH:ssa 6,5. Proteiini-DNA-kiteitä liotettiin myös MK0518:n, GS9137:n, Mg(II):n ja/tai Mn(II):n läsnäollessa. Kiderakenne ratkaistiin käyttäen molekyylikorvausta.

Kiteytys- ja tarkennustilastot

Hare ym. (2010) ovat julkaisseet tiedot seitsemästä kiderakenteesta. Näihin tietoihin sisältyy PFV IN-kompleksi (apo-muoto) ja kuusi muuta rakennetta, mukaan lukien Mg:hen, Mn:ään, Mg/MK0518:aan, Mn/MK0518:aan, Mg/GS9137:ään ja Mn/GS9137:ään sitoutunut kompleksi. Kaikki seitsemän rakennetta kuuluvat avaruusryhmään P41212. Ne on tarkennettu 2,85-3,25 Å:n resoluutioon.

Kokonaisrakenne & Komponentit

Rakenne

Kokoonpantujen PFV-intasomien kokonaisrakenne on kahden domeenirakenteeseen perustuva tetrameerimalli, jossa on dimeeri-dimeerin rajapinta. Aiemmat intasomimallit kuvaavat samankaltaista mutta joustavampaa rakennetta, kun taas PFV-intasomin on osoitettu olevan erittäin rajoittunut. Hare et al. (2010) ehdottavat homologiamallinnuksen avulla, että lyhyemmät domeenien väliset linkkerit voivat olla joustavuuteen vaikuttava tekijä erityisesti HIV-1-integraasissa. Tetrameerin sisäiset alayksiköt osallistuvat yleiseen tetramerisaatioon ja viruksen DNA:n sitoutumiseen. Ulompien alayksiköiden katalyyttiset ydindomeenit saattavat toimia tukialueina, mutta koska amino- ja karboksiterminaaliset domeenit ovat elektronitiheyskartoissa erottamattomia, niiden tehtävä on edelleen epäselvä. Katalyyttisen ydindomeenin ja karboksiterminaalisen domeenin linkkeri omaksuu suurimman osan pituudestaan pidennetyn konformaation, ja ne sijaitsevat samansuuntaisesti sisäisen alayksikön aminoterminaalisen domeenin ja katalyyttisen ydindomeenin linkkerin kanssa. Domeenien väliset linkkerit Domeenien väliset linkkerit (CCD-CTD-linkkeri ja NTD-CCD-linkkeri) sitovat intasomin molemmat puoliskot toisiinsa, ja rakennetta vakauttaa lisäksi pari karboksiterminaalista domeenia, jotka ovat vuorovaikutuksessa molempien sisempien katalyyttisten ydindomeenien kanssa.

Integraasin ja DNA:n vuorovaikutukset

Vahvat proteiini-DNA-vuorovaikutukset sijaitsevat terminaalisten kuuden nukleotidin sisällä. Kukin karboksiterminaalinen domeeni on vuorovaikutuksessa molempien viruksen DNA-molekyylien fosfodiesterirungon kanssa. Lisäksi aminoterminaalinen domeeni-laajennusdomeeni ja aminoterminaalinen domeeni ovat vuorovaikutuksessa viruksen DNA:n kanssa vastakkaisen katalyyttisen ydindomeenin aktiivisessa paikassa.

Aktiivinen paikka

Aktiivisen paikan karboksylaatit ovat sivuketjuina Asp 128, Asp 185, Glu 221.

Aktiivisen paikan läheisyydessä sijaitsee kumpikin yksi sinkkiatomi.

• .
• .

Integraasin estäjät

Katso myös retrovirusintegraasin estäjän farmakokinetiikka.