التكامل

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

إنزيم الإنتغراز الفيروسي القهقري ( IN ) هو إنزيم تنتجه الفيروسات القهقرية (مثل فيروس نقص المناعة البشرية ) ويعمل على دمج معلوماتها الوراثية في الخلية المضيفة التي تصيبها (تكوين روابط تساهمية بينها). [ 1 ] يجب عدم الخلط بين إنزيمات الإنتغراز الفيروسية القهقرية وإنزيمات الإنتغراز الخاصة بالعاثيات ( إنزيمات إعادة التركيب ) المستخدمة في التقنية الحيوية ، مثل إنزيم الإنتغراز الخاص بعاثية لامدا ، كما هو موضح في إعادة التركيب الموجه للموقع .

يُشار إلى المركب الجزيئي الضخم لجزيء IN المرتبط بنهايات الحمض النووي الفيروسي باسم الإنتاسوم ؛ ويُعد IN مكونًا رئيسيًا في هذا المركب وفي مركب ما قبل التكامل الفيروسي الرجعي . [ 2 ]

بناء

تحتوي جميع بروتينات IN الفيروسية الرجعية على ثلاثة نطاقات أساسية، متصلة بروابط مرنة: [ 3 ] [ 4 ]

تم الإبلاغ عن البنى البلورية وبنى الرنين المغناطيسي النووي للمجالات الفردية والبنى ثنائية المجال لإنزيمات التكامل من فيروس نقص المناعة البشرية من النوع الأول (HIV-1) والنوع الثاني (HIV-2) وفيروس نقص المناعة القردي ( SIV ) وفيروس ساركوما روس (RSV)، حيث تم تحديد أولى البنى في عام 1994. [ 5 ] [ 6 ] تشير البيانات البيوكيميائية والبيانات البنيوية إلى أن إنزيم التكامل الفيروسي (IN) يعمل كرباعي ( ثنائي من ثنائيات)، حيث تُعد المجالات الثلاثة جميعها مهمة لتكوين متعددات وربط الحمض النووي الفيروسي. [ 7 ] بالإضافة إلى ذلك، فقد ثبت أن العديد من البروتينات الخلوية المضيفة تتفاعل مع إنزيم التكامل لتسهيل عملية التكامل: على سبيل المثال، يرتبط عامل المضيف، وهو بروتين LEDGF المرتبط بالكروماتين البشري ، ارتباطًا وثيقًا بإنزيم التكامل لفيروس نقص المناعة البشرية ويوجه معقد ما قبل التكامل لفيروس نقص المناعة البشرية نحو الجينات عالية التعبير من أجل التكامل. [ 8 ]

فيروس الرغوة البشري (HFV)، وهو عامل غير ضار بالبشر، يمتلك إنزيم إنتغراز مشابهًا لإنزيم إنتغراز فيروس نقص المناعة البشرية (HIV IN)، وبالتالي فهو نموذج لوظيفة إنزيم إنتغراز فيروس نقص المناعة البشرية؛ وقد تم تحديد التركيب البلوري لإنزيم إنتغراز فيروس الرغوة البشري المُجمَّع على نهايات الحمض النووي الفيروسي في عام 2010. [ 6 ]

الوظيفة والآلية

يحدث التكامل بعد إنتاج الحمض النووي الفيروسي الخطي المزدوج بواسطة بوليميراز الحمض النووي المعتمد على الحمض النووي الريبي/الحمض النووي الفيروسي . [ 9 ]

تتمثل الوظيفة الرئيسية لإنزيم التكامل (IN) في إدخال الحمض النووي الفيروسي في الحمض النووي الصبغي للخلية المضيفة، وهي خطوة أساسية لتكاثر فيروس نقص المناعة البشرية . يُعدّ التكامل نقطة اللاعودة للخلية، التي تصبح حاملة دائمة للجينوم الفيروسي (الفيروس الكامن). ويُعزى استمرار العدوى الفيروسية الارتجاعية جزئيًا إلى التكامل. [ 10 ] بعد التكامل، قد يحدث التعبير الجيني الفيروسي وإنتاج الجسيمات الفيروسية فورًا أو في وقت لاحق، ويعتمد التوقيت على نشاط الموضع الصبغي الذي يستضيف الفيروس الكامن. [ 4 ]

تحفز إنزيمات التكامل الفيروسية الرجعية تفاعلين: [ 4 ]

  • المعالجة 3'، حيث تتم إزالة اثنين أو ثلاثة نيوكليوتيدات من أحد طرفي 3' أو كليهما من الحمض النووي الفيروسي للكشف عن ثنائي نيوكليوتيد CA الثابت.
  • تفاعل نقل السلسلة، حيث يتم ربط النهايات 3' المعالجة من الحمض النووي الفيروسي تساهميًا بالحمض النووي الكروموسومي المضيف.

يتم تحفيز كلا التفاعلين في نفس الموقع النشط، ويتضمنان عملية تبادل الأسترة دون الحاجة إلى وسيط بروتين-حمض نووي تساهمي (على عكس التفاعلات المحفزة بواسطة إنزيمات إعادة التركيب Ser/Tyr ). [ 4 ]

في فيروس نقص المناعة البشرية

المجال التحفيزي الأساسي لفيروس نقص المناعة البشرية
تصوير بنيوي للنطاق التحفيزي الأساسي لفيروس نقص المناعة البشرية بناءً على أعمال فينغ، ل. وكفاراتسخيليا، م. من قاعدة بيانات البروتينات

إنزيم إنتغراز فيروس نقص المناعة البشرية هو بروتين فيروسي يبلغ وزنه 32 كيلو دالتون ويتكون من ثلاثة نطاقات - الطرف الأميني ، ونطاق النواة التحفيزية، والطرف الكربوكسيلي، ولكل منها خصائص ووظائف مميزة تساهم في فعالية إنزيم إنتغراز فيروس نقص المناعة البشرية. [ 3 ]

يتكون الطرف الأميني من 50 حمضًا أمينيًا، ويحتوي على تسلسل محفوظ من الهيستيدين، والهيستيدين، والسيتوزين، والسيتوزين، والذي يرتبط بأيونات الزنك، مما يعزز النشاط الإنزيمي للنطاق التحفيزي الأساسي. [ 3 ] ونظرًا لأهمية ارتباط المعادن في فعالية الإنتغراز، فإنه يُعد هدفًا لتطوير العلاجات المضادة للفيروسات القهقرية. [ 3 ]

يحتوي النطاق التحفيزي الأساسي، مثل الطرف الأميني، على بقايا أحماض أمينية محفوظة للغاية -Asp64، Asp116، Glu152- حيث يساهم النمط المحفوظ DDE (Asp-Asp-Glu) في وظائف الإندونوكلياز ونقل عديد النوكليوتيدات للإنزيم المدمج. تؤدي الطفرات في هذه المناطق إلى تعطيل الإنزيم المدمج ومنع اندماج الجينوم. [ 3 ]

يرتبط نطاق الطرف الكربوكسيلي بالحمض النووي المضيف بشكل غير محدد ويعمل على تثبيت مركب التكامل. [ 3 ]

آلية التكامل

بعد تخليق جينوم الحمض النووي المزدوج لفيروس نقص المناعة البشرية، يرتبط الإنتغراز بالتكرارات الترادفية الطويلة المحيطة بالجينوم من كلا الطرفين. وباستخدام نشاطه الإندونوكليازي، يقوم الإنتغراز بفصل ثنائي أو ثلاثي النوكليوتيدات من كلا طرفي 3' للجينوم في عملية تُعرف باسم معالجة 3'. [ 11 ] وتتحسن خصوصية الفصل باستخدام عوامل مساعدة مثل أيونات المنغنيز (Mn2 + ) والمغنيسيوم (Mg2 +) التي تتفاعل مع وحدة DDE في النطاق التحفيزي الأساسي، وتعمل كعوامل مساعدة لوظيفة الإنتغراز. [ 11 ]

تُعطّل مجموعات 3'OH المُستحدثة روابط الفوسفودايستر في الحمض النووي للخلية المضيفة عبر هجوم نيوكليوفيلي من نوع SN2. [ 6 ] ترتبط نهايات 3' تساهميًا بالحمض النووي المستهدف. ثم تُقطع نهايات 5' المتدلية من الجينوم الفيروسي باستخدام إنزيمات إصلاح الخلية المضيفة، ويُعتقد أن هذه الإنزيمات نفسها مسؤولة عن دمج نهاية 5' في جينوم الخلية المضيفة لتكوين الفيروس الأولي. [ 6 ] [ 11 ]

العلاج المضاد للفيروسات القهقرية

في نوفمبر 2005، أظهرت بيانات دراسة المرحلة الثانية لمثبط إنزيم الإنتغراز التجريبي لفيروس نقص المناعة البشرية ، MK-0518 ، أن المركب يتمتع بنشاط قوي مضاد للفيروسات. وفي 12 أكتوبر 2007، وافقت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على مثبط إنزيم الإنتغراز رالتغرافير (MK-0518، الاسم التجاري: إيسينتريس). أما مثبط إنزيم الإنتغراز الثاني، إلفيتغرافير ، فقد تمت الموافقة عليه في الولايات المتحدة في أغسطس 2012.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بيك بي جيه، فرويدنرايش أو، وورث جيه إل (2010). "المرضى المصابون بفيروس نقص المناعة البشرية ومتلازمة نقص المناعة المكتسب". دليل مستشفى ماساتشوستس العام للطب النفسي العام . إلسيفير. ص 353-370 . doi : 10.1016/b978-1-4377-1927-7.00026-1 . ISBN  9781437719277.
  2. ↑ ماسودا ت (2011). " الوظائف غير الإنزيمية لإنزيم الإنتغراز الفيروسي الرجعي: الهدف التالي لتطوير أدوية جديدة مضادة لفيروس نقص المناعة البشرية" . مجلة فرونتيرز في علم الأحياء الدقيقة . 2 : 210. doi : 10.3389/fmicb.2011.00210 . PMC 3192317. PMID 22016749 .  
  3. 1 2 3 4 5 6 جوزويك، آي. كيه.، باسوس، دي. أو.، ليومكيس، دي. (سبتمبر 2020). " البيولوجيا التركيبية لمثبطات نقل سلسلة إنزيم الإنتغراز لفيروس نقص المناعة البشرية" . اتجاهات في العلوم الدوائية . 41 (9): 611-626 . doi : 10.1016/j.tips.2020.06.003 . PMC 7429322. PMID 32624197 .  
  4. 1 2 3 4 ديليليس أو، كارايون ك، صائب أ، ديبريز إي، موسكاديت جيه إف (ديسمبر 2008). "إنزيم الإنتغراز والتكامل: الأنشطة البيوكيميائية لإنزيم الإنتغراز لفيروس نقص المناعة البشرية من النوع الأول" . علم الفيروسات الرجعية . 5 (1): 114. doi : 10.1186/1742-4690-5-114 . PMC 2615046. PMID 19091057 .  
  5. ↑ لودي بي جيه، إرنست جيه إيه، كوزيفسكي جيه، هيكمان إيه بي، إنجلمان إيه، كريجي آر، وآخرون . (أغسطس 1995). "بنية محلول نطاق ارتباط الحمض النووي لإنزيم إنتغراز فيروس نقص المناعة البشرية من النوع الأول". الكيمياء الحيوية . 34 (31): 9826-9833 . doi : 10.1021/bi00031a002 . PMID 7632683 .  
  6. 1 2 3 4 تشوي إي، مالاريدي جيه آر، لو دي، كولورو إس (أكتوبر 2018). "التطورات الحديثة في اكتشاف مثبطات الجزيئات الصغيرة لإنزيم إنتغراز فيروس نقص المناعة البشرية من النوع الأول" . مجلة العلوم المستقبلية المفتوحة . 4 (9) FSO338. doi : 10.4155/fsoa-2018-0060 . PMC 6222271. PMID 30416746 .  
  7. ^ هير إس، دي نونزيو إف، لابيجا أ، وانغ جي، إنجلمان أ، تشيريبانوف بي (يوليو 2009). لوبان ج (محرر). "الأساس الهيكلي للرباعي الوظيفي للتكامل الفيروسي البطيء" . مسببات الأمراض PLOS . 5 (7) هـ1000515. دوى : 10.1371/journal.ppat.1000515 . بمك 2705190 . بميد 19609359 .  
  8. ↑ كريجي ر، بوشمان إف دي (يوليو 2012). "اندماج الحمض النووي لفيروس نقص المناعة البشرية" . وجهات نظر كولد سبرينغ هاربور في الطب . 2 (7) a006890. doi : 10.1101/cshperspect.a006890 . PMC 3385939. PMID 22762018 .  
  9. ↑ بورديك آر سي، باثاك في كيه (يناير 2021). "النسخ العكسي الفعال لفيروس نقص المناعة البشرية من النوع الأول في المختبر: استقرار مثالي للغلاف البروتيني مطلوب" . نقل الإشارة والعلاج الموجه . 6 (1) 13. doi : 10.1038/s41392-020-00458-3 . PMC 7804106. PMID 33436564 .  
  10. ↑ مالداريلي، ف. (فبراير 2016). "دور اندماج فيروس نقص المناعة البشرية في استمرار الفيروس: لا مزيد من تجاهل الآثار السلبية للفيروسات الكامنة" . مجلة التحقيقات السريرية . 126 (2): 438-447 . doi : 10.1172/JCI80564 . PMC 4731194. PMID 26829624 .  
  11. 1 2 3 محبوبي رباني م، عباسي م، حاجي مهدي ز، زرغي أ (2021). "مثبطات النسخ العكسي/الإنزيم المدمج المزدوج لفيروس نقص المناعة البشرية من النوع الأول: مراجعة للتطورات الحديثة ودراسات العلاقة بين التركيب والنشاط" . المجلة الإيرانية للبحوث الصيدلانية . 20 (2): 333-369 . doi : 10.22037/ijpr.2021.115446.15370 . PMC 8457747. PMID 34567166 .  

للمزيد من القراءة