La estructura de comprensión de la proteasa HIV-1 vital al revelado del VIH de la siguiente-generación droga

El VIH, el virus que causa el SIDA, tiene convertido de los retos más serios de la salud y del revelado del mundo. Actualmente, hay aproximadamente 36,9 millones de personas de que viven con el VIH y decenas de millares de personas han muerto de causas Socorro-relacionadas desde el principio de la epidemia en 1981. El VIH no sólo afecta a la salud de individuos, afecta los hogares, las comunidades, y el desarrollo del revelado y económico de naciones - todavía no hay vulcanización.

Una estructura 3D de la proteasa HIV-1 en la representación de la historieta con el darunavir clínico encuadernado de la droga (mostrado como bastones). El sitio catalítico contiene dos residuos de cerca colocados del ácido aspártico. La pieza inserta representa la reacción de la transferencia del hidrógeno en el sitio catalítico, capturado por primera vez por cristalografía del neutrón. (Haber: Jill Hemman y Andrey Kovalevsky, laboratorio nacional de la Oak Ridge)

El tratamiento del VIH incluye medicaciones para prevenir y para tratar las muchas infecciones oportunistas que pueden ocurrir cuando el sistema inmune es comprometido por el VIH, así como el uso de la terapia del antiretroviral (ART) de atacar el virus sí mismo, con el objetivo de parar el revelado del SIDA. El ARTE, primero introducido en 1996, ha llevado a las reducciones dramáticas en morbosidad y mortalidad; global, los 40% de gente que vive con el VIH están recibiendo el tratamiento. La proteasa HIV-1 es una enzima responsable de la maduración de las partículas del virus en virions infecciosos del VIH, que lleva final al revelado del SIDA. Sin actividad efectiva de la proteasa HIV-1, los virions del VIH siguen siendo no contagiosos - con este papel integral en la réplica del VIH, la desorganización de la actividad de la proteasa HIV-1 es por lo tanto un objetivo dominante para las drogas acertadas del ARTE.

El diseño de las drogas efectivas del ARTE ha sido llevado por las estructuras de los complejos de la proteasa HIV-1/de la droga determinados usando la cristalografía de la radiografía, y aunque éste haya llevado al revelado de drogas disponibles en el comercio, una limitación del método es que las posiciones de los átomos y de los protones movibles de hidrógeno no pueden ser resueltas usando radiografías, pero el conocimiento de su situación y movimiento es vital para conducir el diseño de medicaciones más efectivas desde juego de las acciones recíprocas de la hidrógeno-vinculación un papel dominante en cómo es efectivo una droga ata a su objetivo.

Recientemente sin embargo, una colaboración entre la universidad de estado de Georgia, los E.E.U.U., el laboratorio nacional de la Oak Ridge, los E.E.U.U. (ORNL), y el Institut Laue-Langevin, Francia (ENFERMA) ha utilizado la cristalografía del neutrón para sondar la estructura de la proteasa HIV-1 en complejo con el darunavir clínico del inhibidor, permitiendo que los detalles de las acciones recíprocas de la hidrógeno-vinculación en el sitio activo las maneras sean determinados y que el revelar de aumentar droga-atar y de reducir resistencia a los medicamentos. El grupo podía también verter la luz en la sensibilidad al pH de la actividad catalítica de la enzima.

Determinando las estructuras en diversos pHs, el grupo podía observar directamente las posiciones de los átomos de hidrógeno antes y después de una transferencia pH-inducida del dos-protón entre la droga y la enzima. La configuración del protón inferior-pH en el sitio catalítico, crítico para la acción catalítica de esta enzima, fue mostrada para ser accionada por los efectos electroestáticos que se presentaban de los cambios de estado del protonation de los residuos superficiales lejos del sitio activo. Estos detalles pueden ayudar a ayudar al diseño de las nuevas drogas más efectivas del ARTE y eran solamente posibles con el uso de la cristalografía del neutrón.

El Dr. ENFERMO Matthew Blakeley del científico del instrumento dijo:

Estos resultados destacan que los neutrones representan una antena magnífica para obtener a los detalles estructurales para las reacciones de la transferencia de protón en sistemas biológicos.

El científico en el ORNL, el Dr. Andrey Kovalevsky del R&D agregó: La “estructura de Darunavir permite que cree más ligazones de hidrógeno con el sitio activo de la proteasa que la mayoría de las drogas de su tipo, mientras que la espina dorsal de la proteasa HIV-1 mantiene su conformación espacial en presencia de mutaciones, significando la acción recíproca de la Darunavir-proteasa son menos probables ser rotas por una mutación. Dado estas características, Darunavir es un objetivo excelente de la terapia para refinar y por lo tanto para aumentar el tratamiento del VIH.” De hecho, en los E.E.U.U. y el Reino Unido, los costos de la atención sanitaria eran estimados para ser más inferiores con Darunavir que otras drogas similares, comprensible haciendo Darunavir un foco dominante para la innovación de la droga en el área de la terapia del VIH.

La observación directa de la transferencia de protón en sistemas químicos y biológicos es desafiadora; la cristalografía macromolecular del neutrón ha sido giratoria en ofrecer a los detalles dominantes con respecto al hidrógeno que fueron requeridos para contestar a prolongadas preguntas sobre el mecanismo de la enzima de este objetivo importante de la droga del VIH. Por otra parte, la observación que cambia en los protonation-estados del aminoácido distantes del activo-sitio puede accionar un cambio en la configuración del hidrógeno en el activo-sitio puede aplicarse a otras proteasas aspárticas, y quizás a enzimas más generalmente. Con las mejoras recientes se han llevado a cabo que, el campo de la cristalografía macromolecular del neutrón se está desplegando, con los estudios dirigiendo una variedad de procesos biológicos importantes de proteína-doblar al transporte antibiótico de la resistencia y del protón a través de las membranas biológicas.