Enzimología virus del hiv

El estudio de la proteólisis se remonta al menos al siglo diecinueve con la descripción de la Pepsina por Schwann en 1836 y de la Tripsina por Corvisart en 1856. Desde entonces las proteasas han sido identificadas en la mayoría de los organismos y su papel en muchas rutas de señalización ha sido descrito. Actualmente representan potenciales dianas farmacológicas para enfermedades que van desdedesórdenes cardiovasculares hasta el cáncer, así como para combatir muchos parásitos y virus.
La estrategia general para el diseño terapéutico de fármacos diana contra las proteasas es identificar inhibidores específicos, generalmente pequeñas moléculas, que bloqueen el centro activo. Los esfuerzos en el descubrimiento de nuevos inhibidores se basan en la caracterización de la estructura desustratos de las proteasas, lo que representa un reto importante para el desarrollo de compuestos peptidomiméticos con las características farmacocinéticas necesarias para actuar como un fármaco.
Las proteasas se dividen en cinco tipos principales: metaloproteasas, serín proteasas, cysteín proteasas, threonín proteasas y proteasas ácidas; además las distintas clases de proteasas presentan diferentesmecanismos proteolíticos. Serín proteasas, cysteín proteasas y threonín proteasas poseen una cadena lateral de la enzima situada en el centro activo que participa en la catálisis denominada catálisis covalente. Por el contrario las proteasas ácidas y las metaloproteasas llevan a cabo la hidrólisis del enlace peptídico sin participación covalente, por generación de una molécula de agua altamentereactiva.
Intermedios tetraédricos formados durante la escisión petídica por las proteasas.
Todas las proteasas forman un estado de transición durante la hidrólisis peptídica. Este estado, denominado intermedio tetraédrico, es un prerrequisito para la escisión del enlace peptídico en todos los tipos de mecanismos. En el caso de Serina, Cysteína y Threonina proteasas, el intermedio incluye la unióncovalente entre la enzima y el nucleófilo; mientras que en metaloproteasas y proteasas ácidas utilizan un mecanismo no covalente.

Desde el punto de vista del diseño de fármacos la función más importante de una proteasa es su habilidad para reconocer y procesar sus sustratos putativos, estando su especificidad intrínseca definida por la secuencia peptídica óptima o por el dominio que une losfactores determinantes de la especificidad o por la especificidad del bolsillo del centro activo.
El conocimiento de la ocupación intrínseca – la preferencia de una proteasa por unir cadenas laterales específicas en sus bolsillos- es vital para orientar al centro activo los futuros fármacos diana. En principio un buen sustrato puede convertirse en un buen inhibidor remplazando la parte delsustrato que reacciona directamente con el sitio activo de la proteasa con una cabeza química que impida el mecanismo catalítico. A partir de los años 90 se ha producido una explosión en las tecnologías que utilizan bibliotecas combinacionales, HTS o fragmentos de detección para este fin, aunque debido a su reciente aplicación solo una pequeña fracción de los fármacos aprobados han sido desarrolladoscon estos métodos.
Exploración del centro activo de las proteasas.
Utilizando la notación estándar, los sustratos se rompen entre el residuo P1 (amino-terminal) y el P1´(carboxilo-terminal), con los residuos P1,2,3…n y P´1,2,3…n numerados hacia el N terminal de la proteína y hacia el C terminal respectivamente. Los correspondientes bolsillos de la enzima donde se sitúa el sustrato se denominanS o S´ por consiguiente. La representación esquemática del centro activo de las proteasas muestra los bolsillos S1´-S3´con capacidad específica para las cadenas laterales de los aminoácidos identificados en el C-terminal de la cadena escindible, y los sitios S1-S4 identificados en el N-terminal del enlace escindible (indicado con unas tijeras). También se muestran las moléculas químicas que...