Rev (VIH)

Rev es una proteína transactivadora que es esencial para la regulación de la expresión de proteínas del VIH-1 (y otros lentivirus ). Una señal de localización nuclear está codificada en el gen rev , que permite que la proteína Rev se localice en el núcleo , donde participa en la exportación de ARNm no empalmados y empalmados de forma incompleta . En ausencia de Rev, los ARNm de los genes tardíos (estructurales) del VIH-1 se retienen en el núcleo, lo que impide su traducción.

Se descubrió que una proteína nueva participaba en la traducción del ARNm gag y env . La proteína desconocida funcionaba eliminando la represión de las secuencias reguladoras y se la denominó Art (transactivador antirrepresivo). ^[1] Estudios posteriores sugirieron que la proteína participaba en la regulación del mecanismo de empalme del ARN . Por lo tanto, el nombre de la proteína se modificó de Art a Trs (transregulador del empalme). ^[2] Los estudios más recientes han demostrado que la proteína tiene múltiples funciones en la regulación de las proteínas del VIH-1, y su nombre se ha cambiado a Rev (regulador de la expresión de las proteínas del virión), que describe de forma más general su función. ^[3]

Rev es una proteína de 13 kDa [ ^4] que está compuesta por 116 aminoácidos . ^[5] La secuencia de Rev contiene dos dominios específicos que contribuyen a su importación y exportación nuclear. La proteína normalmente realiza su función como tetrámero. ^{[ cita requerida ]}

La región N-terminal de Rev contiene una secuencia rica en arginina. El motivo rico en arginina (ARM) se encuentra entre los aminoácidos 38-49 del gen rev ^{[6] y forma una} estructura secundaria alfa-helicoidal . ^[7] El ARM es una secuencia altamente específica que permite la multimerización de las proteínas Rev, antes de la unión al ARN. Una sola sustitución de bases altera la capacidad de Rev para formar un tetrámero. ^[8] El dominio rico en arginina de Rev interactúa con el elemento de unión a rev (RBE), que es parte del elemento de respuesta a Rev del VIH (RRE) ubicado en un intrón aguas abajo del gen env . ^[9] La estructura secundaria alfa-helicoidal puede considerarse específicamente un motivo hélice-bucle-hélice , que permite que la proteína REV se una de manera estable al ARN RRE para formar el complejo ribonucleoproteico. ^[10] El dominio también contiene una señal de localización nuclear . ^[11]

La señal de exportación nuclear de Rev se encuentra en los residuos 71-82 ^[12] de la región C-terminal ^[13] y es rica en leucina . ^[14] La unión de Rev a los ARN virales que contienen el RRE permite la exportación de ARNm fuera del núcleo y hacia el citoplasma mediante un mecanismo diferente al de los ARNm celulares. ^{[ cita requerida ]}

Las proteínas reguladoras del VIH-1 (incluida Rev) se traducen a partir de transcripciones de ARNm completamente procesadas, mientras que las proteínas estructurales se traducen a partir de transcripciones con empalmes incompletos. Las transcripciones con empalmes completos se exportan desde el núcleo al citoplasma mediante el mismo mecanismo que el ARNm celular. Sin embargo, Rev es necesaria para exportar ARNm con empalmes incompletos a fin de producir las proteínas estructurales virales. ^{[ cita requerida ]}

El dominio rico en arginina de la proteína Rev, que contiene una señal de localización nuclear (NLS), permite que Rev entre al núcleo. La entrada requiere la unión entre un multímero de Rev, Ran -GDP, y la importina -β (un factor de transporte nuclear). ^[15] La NLS de Rev es una secuencia muy similar a la del sitio de unión de la importina-β presente en la importina-α, ^[16] lo que permite la interacción entre Rev y la importina-β. La NLS se superpone con la secuencia necesaria para la unión del ARN. ^[17] Esto evita que la NLS contrarreste la exportación de transcripciones de ARNm que contienen RRE. ^{[ cita requerida ]}

El elemento de respuesta rev (RRE) es una secuencia de 240 pares de bases ubicada en el segundo intrón del genoma del VIH-1 , inmediatamente aguas abajo del gen env . ^[18] El RRE sigue siendo funcional si se transloca, pero debe permanecer en la misma orientación (no se puede invertir). El RRE es retenido por transcripciones de ARNm procesadas de forma incompleta. La estructura secundaria del RRE crea ocho bucles de tallo. Rev se une inicialmente al bucle de tallo IIB rico en purina, ^[19] luego se une a un sitio secundario en el bucle de tallo I. ^[20]

Dentro de este tallo-bucle rico en purinas, IIB, hay pares de bases no canónicos que se forman como resultado de la estructura secundaria del tallo-bucle del ARNm. Estos pares de bases incluyen guanina-adenina (nucleótidos 47 y 73, respectivamente) y guanina-guanina (nucleótidos 48-71, respectivamente). Los dos pares de bases están separados por una uridina no apilada y abultada que apunta hacia afuera, lejos de las interacciones ARM-ARN.

El ARM contiene los residuos R35 y R39 que hacen contactos específicos de base con residuos en el ARNm de RRE, específicamente con las bases uracilo 66, guanina 67 y guanina 70, respectivamente. En el lado opuesto de estas bases, los residuos N40 y R44 hacen contactos específicos de base con los nucleótidos uracilo 45, guanina 46, guanina 47 y adenina 73. Además de estos contactos estabilizadores, otros residuos de Arg dentro del ARM, así como T34, hacen contactos no específicos con bases en el ARNm. ^[21]

La secuencia RRE actúa en cis y es necesaria para alcanzar altos niveles de ARNm de env en el citoplasma. ^[22] El RRE también facilita la multimerización de las proteínas Rev, que es necesaria para la unión y función de Rev. ^[23] La proteína Rev se une a las transcripciones gag y pol no empalmadas y a las transcripciones env , vif , vpr y vpu empalmadas de forma incompleta en el RRE, lo que facilita la exportación al citoplasma. ^[24]

Rev se transporta continuamente entre el citoplasma y el núcleo . El transporte de Rev está regulado por su señal de localización nuclear y su señal de exportación nuclear . Una vez que Rev está dentro del núcleo , Ran-GDP se fosforila en Ran-GTP, lo que hace que el complejo de importación se desmonte. Tras el desmontaje, el NES de Rev forma un nuevo complejo con CRM1 ( exportina -1) y Ran -GTP en la secuencia RRE dentro de transcripciones empalmadas de forma incompleta. Tras el ensamblaje del complejo, los ARN que contienen intrones se exportan desde el núcleo al citoplasma . ^[25] Una vez que los pre-ARNm están en el citoplasma, Rev se disocia, revelando el NLS. ^[26] La exposición del NLS permite la interacción de Rev con la importina -β para transportar a Rev de vuelta al núcleo . ^{[ cita requerida ]}

La exportación dirigida por Rev de ARN virales es similar al mecanismo por el cual se exportan los ARNsn y los ARNr 5s , a diferencia del mecanismo de exportación de ARNm celulares. Rev puede facilitar la exportación de transcripciones de pre-ARNm que de otro modo permanecerían típicamente en el núcleo , lo que sugiere que el NES de Rev es dominante sobre la retención nuclear. ^[27]

Rev actúa postranscripcionalmente para regular positivamente la expresión de genes estructurales y para regular negativamente la expresión de genes reguladores . Rev regula positivamente la expresión de gag , pol y env. La exportación mediada por Rev desde el núcleo aumenta los niveles citoplasmáticos de los ARNm estructurales ( gag , pol y env ). ^{[28] La expresión de} gag , pol y env es menor en ausencia de Rev y mayor en presencia de Rev. ^[29] Rev regula negativamente la expresión de los genes reguladores ( rev y tat ) creando un bucle de retroalimentación negativa , que regula la producción de Rev. Hay una disminución en la producción de Rev cuando los niveles de proteína Rev son más altos de lo necesario para la cantidad dada de genoma del VIH-1 codificado. Rev también disminuye la cantidad de mensajes virales completamente empalmados expresados ​​​​al exportar pre-ARNm antes de que pueda ser empalmado. Esto da como resultado una disminución de la expresión de las proteínas reguladoras, Rev y Tat. Dado que Rev se transporta continuamente entre el núcleo y el citoplasma , pequeñas cantidades de la proteína pueden afectar a muchas transcripciones de ARNm . El mantenimiento del equilibrio adecuado entre las cantidades tempranas y tardías de genes virales conduce a un aumento general en la producción de viriones . ^[30]

Los genes del VIH-1 se expresan a partir de ARN completamente empalmado o de ARN que contiene intrones. La exportación de ARNm completamente empalmados ( genes reguladores tempranos ) ocurre de la misma manera que la exportación normal de ARNm celulares. Por otro lado, los ARNm no empalmados o empalmados de forma incompleta que codifican las proteínas estructurales tardías dependen de Rev. La proteína Rev se expresa como un gen temprano a partir de transcripciones completamente empalmadas, por lo que la expresión de proteínas estructurales de fase tardía no puede ocurrir hasta que se produce una cantidad inicial de Rev. ^[31]

Dado que Rev es absolutamente necesario para la replicación del VIH-1 y se expresa al principio de la infección, se ha sugerido que Rev es un buen objetivo para las terapias antivirales. ^{[ cita requerida ]}

La leptomicina B (LMB) se une a CRM1, lo que impide la formación del complejo necesario para la exportación (CRM1/NES/RanGTP/RRE) y, en última instancia, reduce la producción de ARN empalmados de forma incompleta. ^{[32] [33]} Por lo tanto, no se producen proteínas estructurales, que son necesarias para el ensamblaje del virión .

Se ha demostrado que varios compuestos orgánicos tienen la capacidad de dirigirse a la interacción Rev/RRE. La neomicina B, el catión difenilfurano y la proflavina son moléculas pequeñas que pueden impedir que Rev se una a la secuencia RRE. ^{[34] [35] [36]} Si Rev no es capaz de unirse al RRE en el pre-ARNm, el ARN no se exportará al citoplasma , lo que también dará como resultado la falta de proteínas estructurales necesarias. ^{[ cita requerida ]}

Otras terapias se dirigen a la proteína Rev en sí, ya que es un componente esencial de la infección por VIH-1 . M10 es una forma mutada de Rev y tiene una única sustitución de aminoácidos ( ácido aspártico por leucina ). Si se administra a las células, Rev M10 competirá con la proteína Rev de tipo salvaje por el sitio de unión a RRE y, por lo tanto, disminuirá las funciones celulares normales de Rev. ^[37]

El dihidrovaltrato también fue identificado como un congénere inhibidor de la exportación de Rev. ^{[ cita requerida ]}