ERAP2

La aminopeptidasa 2 del retículo endoplasmático (ERAP2) es una proteína que en los seres humanos está codificada por el gen ERAP2 . ERAP2 es parte de la familia de aminopeptidasas M1 . Se expresa junto con ERAP1 en el retículo endoplasmático (RE). En el RE, ambas enzimas ayudan a procesar y presentar antígenos al recortar los extremos de los péptidos precursores. Esto crea las piezas óptimas para su visualización por las moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (CMH) de clase I.

La expresión de ERAP2 está regulada por la señalización del interferón gamma . Si bien ERAP2 y la enzima homóloga ERAP1 se expresan en células inmunes , la expresión de las enzimas se regula de forma independiente en otros tejidos sin una correlación significativa de los niveles de expresión. Sin embargo, también se han observado patrones de expresión coordinados, en los que la regulación negativa de ERAP2 se contrarresta con un aumento en la expresión de ERAP1. ^[3] Se ha sugerido que la sobreexpresión de ERAP2 en varios tipos de cáncer, incluidos los melanomas y diferentes adenocarcinomas , modula la presentación de antígenos del cáncer en MHC-I, lo que puede afectar la invasión del cáncer por parte de las células inmunes. ^[4] ERAP2 no se expresa en ratones, lo que dificulta su estudio.

A diferencia de ERAP1, ERAP2 puede recortar de manera eficiente péptidos que ya tienen una longitud óptima para la presentación de MHC clase I. Por lo tanto, se ha demostrado que ERAP2 acorta péptidos de 9 o menos aminoácidos, destruyendo así péptidos antigénicos en algunos casos. ^{[5] [6]} ERAP2 muestra una preferencia por sustratos peptídicos que llevan residuos básicos N-terminales (arginina, lisina). ^[7] Se informa que una fracción de ERAP2 forma complejos con ERAP1, como se observa en experimentos de coprecipitación. ^{[7] La ​​formación de heterodímeros mejora la eficiencia del recorte de péptidos, lo que resulta en un repertorio antigénico expandido y una} respuesta inmune más diversa . ^[8] El complejo ERAP1-ERAP2 puede recortar péptidos libres en el RE y también puede recortar péptidos precursores unidos a MHC I, según algunos autores. ^[9] Los individuos homocigotos para el haplotipo B de ERAP2 carecen de la expresión de la proteína ERAP2 y tienen niveles significativamente más bajos de MHC clase I en la superficie de las células B. Esto puede resultar en una presentación alterada de antígenos y respuestas inmunes resultantes. ^[10]

ERAP2 puede modular el sistema renina-angiotensina (RAS) en la homeostasis de la presión arterial a través de la escisión de la angiotensina. En conjunto con ERAP1, ERAP2 contrarresta la actividad de la angiotensina II, induciendo vasodilatación y reducción de la hipertensión. ^[11] La modulación de la presión arterial por ERAP2 está respaldada por la asociación de ERAP2 con la progresión de la presión arterial y la incidencia de hipertensión. ^[12] Su vínculo con la preeclampsia en múltiples poblaciones muestra un respaldo adicional al papel de ERAP2 en la homeostasis de la presión arterial. ^{[13] [14]}

El gen ERAP2 se encuentra en el cromosoma humano 5, entre los genes ERAP1 y LNPEP, que codifican a los otros dos miembros de la familia de las aminopeptidasas M1. Tiene una longitud de 41.438 pares de bases y consta de 19 exones. ^[15]

El gen ERAP2 es altamente polimórfico y contiene muchas variantes de un solo nucleótido (SNV) comunes que están en fuerte desequilibrio de ligamiento y se mantienen en frecuencias intermedias a través de la selección de equilibrio. ^[16] Hay dos SNV comunes en ERAP2 que facilitan el empalme alternativo de tres haplotipos alterando los motivos de empalme. ^{[16] [17]} El alelo A de la variante de empalme rs2248374 etiqueta el haplotipo A, lo que da como resultado la producción de la proteína ERAP2 de 960 aminoácidos de longitud completa . ^[16] Sin embargo, el alelo G de rs2248374 (es decir, el haplotipo B) interrumpe el empalme en el exón 10, introduciendo codones de parada prematuros corriente abajo. ^[16] En condiciones de estado estable, el ARNm truncado se destruye por desintegración mediada por sinsentidos (NMD), pero durante las infecciones de influenza se traduce a dos isoformas truncadas. ^[18] En consecuencia, el 25% de la población general (homocigotos del haplotipo B) son deficientes en la proteína ERAP2 de longitud completa. El alelo G de SNV rs17486481 activa un sitio de empalme críptico aguas arriba del exón 12 que también introduce codones de parada prematuros y hace que la transcripción probablemente sea vulnerable a NMD (haplotipo C). Se han detectado diferentes haplotipos (o alotipos) de la proteína ERAP2 entre las principales poblaciones continentales basándose en variantes sin sentido comunes en ERAP2 . ^{[16] [19] Los haplotipos} de ERAP2 están asociados con condiciones inflamatorias graves (p. ej., coriorretinopatía en perdigones , enfermedad de Crohn , espondilitis anquilosante , psoriasis ) y respuestas al tratamiento del cáncer. ^[20] Curiosamente, los alelos de los SNV que predisponen fuertemente a las enfermedades autoinmunes (es decir, el alelo A de rs2248374 y otros SNV en el haplotipo A) muestran una selección natural en la historia humana reciente, que se ha sugerido que proporciona una mayor resistencia contra enfermedades respiratorias graves, incluida la peste bubónica ("Muerte Negra"), la neumonía y la COVID-19 . ^{[21] [22] [23]} Klunk et al. descubrieron que los individuos con el alelo protector (dominante en la población europea actual) tenían un aumento de cinco veces en la expresión de ERAP2 en los macrófagos, lo que resultó en una replicación reducida de Y. pestis.

ERAP2 está compuesta por 4 unidades estructurales (I-IV), con el motivo de unión al zinc HEXXHX ₁₈ E y el conocido motivo de la aminopeptidasa GAMEN ubicados en el dominio II, de manera similar a su enzima estrechamente relacionada ERAP1. El sitio catalítico presenta un solo ion Zn(II) y está coordinado por dos residuos de histidina (H370, H374) y un residuo de glutamato (E393). Los dominios II y IV, que están unidos por el dominio III, forman una gran cavidad interna cerca del sitio catalítico y excluyen el solvente externo, de acuerdo con la conformación “cerrada” obtenida para ERAP1. ^[24]

ERAP2 selecciona sustratos secuestrandolos en su cavidad interna y permitiendo interacciones para determinar tasas de recorte, combinando así la permisividad del sustrato con el sesgo de secuencia. ^[25] Una estructura cristalina de ERAP2 con un producto peptídico ubicado en esta cavidad ha revelado la falta de bolsillos de especificidad profundos y la falta de una cavidad que interactúe con el extremo C del péptido, lo que justifica la selectividad limitada de esta enzima y las diferencias en la selección de longitud en comparación con ERAP1 (ERAP2 puede recortar eficazmente péptidos de 8 meros, mientras que es menos activo con sustratos más largos ^{[25] [26]} ). Las interacciones entre las cadenas laterales de un análogo fosfínico de 10 meros y los residuos del interior de la cavidad también parecen superficiales y oportunistas, lo que confirma aún más su capacidad para procesar una variedad de sustratos peptídicos ^[27] . En términos de especificidad de residuo N-terminal, ERAP2 prefiere aminoácidos básicos, como la arginina. ^[26]

Algunas evidencias experimentales han sugerido la formación de un heterodímero entre ERAP2 y la enzima homóloga ERAP1. La formación de heterodímeros fusionados con cremallera de leucina de ERAP1 y ERAP2 produce epítopos maduros de manera más eficiente que una mezcla diluida de las dos enzimas. La interacción de ERAP2 con ERAP1 cambia los parámetros enzimáticos básicos de esta última y mejora su afinidad de unión al sustrato. ^[28] Una posible dimerización entre ERAP1/ERAP2 podría ser la base para una mayor sinergia entre estas dos enzimas que ayuda a definir el inmunopeptidoma humano. ^[29]

Los enfoques terapéuticos para la regulación de ERAP2 se basan principalmente en el desarrollo de inhibidores de moléculas pequeñas. Las clases de inhibidores de ERAP2 más exploradas son los inhibidores del sitio alostérico.

• Derivados fosfínicos

Aunque la mayoría de los análogos de pseudopéptidos fosfínicos revelados por Kokkala et al en 2016 eran inhibidores de ERAP no selectivos, el compuesto 1 mostró una potencia micromolar hacia ERAP2 (CI ₅₀ = 129 nM) con una selectividad relativamente mejorada contra ERAP1. ^[31]

• Triazoles del ácido hidroxámico

En 2022, se descubrieron los primeros inhibidores selectivos nanomolares de ERAP2 mediante síntesis guiada por diana cinética (KTGS). Una estructura de núcleo central de triazoles de ácido hidroxámico se dirige al ion de zinc en el sitio catalítico. Investigaciones posteriores para optimizar la actividad condujeron al inhibidor nanomolar BDM88952 (CI50 ₌ 3,9 nM) con las interacciones relativas proteína-ligando estudiadas mediante cocristalografía de rayos X de ERAP2 (Figura 1). ^[30]

• Ácidos carboxílicos

Se identificaron dos derivados de ácido carboxílico mediante un cribado de alto rendimiento (HTS) contra ERAP2, a partir de una biblioteca interna de 1920 compuestos. El compuesto 3 se encontraba entre los seleccionados por su potencia (ERAP2, CI50 ₌ 22 nM) y selectividad. Los estudios de acoplamiento revelaron que se predice que el ácido carboxílico coordina el ion de zinc catalítico dentro de ERAP2. Se diseñaron y sintetizaron varios análogos. ^[32]

• Sulfonamidas

El compuesto de sulfonamida 4 fue identificado como un posible inhibidor alostérico contra ERAP2 en 2022 por Arya et al . ^[33] Este compuesto ataca a ERAP2 de manera no competitiva (IC ₅₀ = 44 μM) inhibiendo la hidrólisis de los sustratos peptídicos. Al mismo tiempo, actúa como un inhibidor competitivo contra ERAP1 (IC ₅₀ = 73 μM). ^[33]