Base structurelle du VIH

Nature Communications volume 14, Numéro d'article : 1237 (2023) Citer cet article

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Les inhibiteurs de maturation (IM) du VIH-1, Bevirimat (BVM) et ses analogues interfèrent avec le clivage catalytique du peptide espaceur 1 (SP1) du domaine C-terminal de la protéine de capside (CACTD), en se liant à la région CACTD-SP1 et en la stabilisant. . Les IM sont en cours de développement comme médicaments alternatifs pour compléter les thérapies antirétrovirales actuelles. Bien que prometteurs, leur mécanisme d’action et les voies de résistance aux virus associées restent mal compris aux niveaux moléculaire, biochimique et structurel. Nous rapportons les structures RMN à rotation à angle magique à résolution atomique d'assemblages microcristallins de CACTD-SP1 complexés avec BVM et/ou le cofacteur d'assemblage inositol hexakisphosphate (IP6). Nos résultats révèlent un mécanisme par lequel BVM perturbe la maturation, resserrant les pores du faisceau de 6 hélices et éteignant les mouvements de SP1 et de IP6 lié simultanément. De plus, les variantes SP1-A1V et SP1-V7A résistantes au BVM présentent des caractéristiques conformationnelles et de liaison distinctes. Dans l’ensemble, notre étude fournit une explication structurelle de la résistance aux BVM ainsi que des conseils pour la conception de nouveaux IM.

La maturation du VIH-1 est déclenchée par la protéase virale qui clive le précurseur structurel de la polyprotéine Gag en ses domaines constitutifs1,2,3. HIV-1 Gag héberge cinq sites de clivage protéolytique entre ses quatre domaines structurels et fonctionnels majeurs et deux peptides espaceurs : MA, CA, SP1, NC, SP2 et p6. Le traitement se déroule à des rythmes différents, le site SP1-NC étant clivé le plus rapidement et le site CA-SP1 en dernier4. Des études génétiques et enzymatiques ont montré que l'inhibition du clivage ou même son ralentissement au niveau du site CA-SP1 sont suffisants pour perturber de manière significative le processus de maturation et supprimer l'infectiosité du virus. En effet, les inhibiteurs de maturation (IM) qui interfèrent avec le traitement de CA-SP1 apparaissent comme des candidats intéressants pour augmenter l'arsenal actuel de traitements contre l'infection par le VIH5,6,7,8,9.

Des études biochimiques et structurales ont révélé que le lent clivage de CA-SP1 est dû à la séquestration structurelle du site de protéolyse 10,11,12,13. Dans le réseau Gag du VIH-1 immature assemblé, la jonction CA-SP1 se replie en une hélice α (l’hélice de jonction), qui s’auto-associe en un faisceau de 6 hélices, stabilisant l’hexamère Gag13,14. La liaison scissile entre CA-L231 et SP1-A1 est située au milieu de l'hélice de jonction et est obstruée à l'intérieur du faisceau de 6 hélices. Par conséquent, pour que la protéase puisse accéder à ce site, le faisceau de 6 hélices doit se déployer au moins partiellement. Bien que le mécanisme détaillé d'inhibition n'ait pas été déterminé, les IM à petites molécules, tels que l'acide 3-O-(3',3'-diméthylsuccinyl)-bétulinique (Bevirimat ou BVM), le 1-[2-(4-tert- On pense que le butylphényl)-2-(2,3-dihydro-1H-indén-2-ylamino)éthyl]-3-(trifluorométhyl)pyridin-2-one (PF-46396) et ses analogues interfèrent avec la protéolyse en se liant à la jonction CA-SP1 et stabilisant le faisceau à 6 hélices6,7,15,16,17,18. Ainsi, les MI n'interfèrent pas directement avec la liaison au substrat mais agissent plutôt indirectement en inhibant le déploiement du faisceau à 6 hélices et en empêchant effectivement l'accès de la protéase à son substrat.

Bien qu’ils soient de puissants inhibiteurs de l’infection par le VIH en laboratoire, les IM n’ont pas encore été approuvés pour une utilisation clinique. BVM a fait l’objet d’essais cliniques de phase I et de phase II, au cours desquels des réductions significatives et dose-dépendantes de la charge virale chez les individus infectés par le VIH-1 ont été observées19. Cependant, d’autres études ont révélé que chez jusqu’à 50 % des patients, la BVM n’affectait pas la charge virale20,21. Cette résistance au BVM est associée à des polymorphes de séquences virales naturels, en particulier aux modifications des acides aminés SP1 au niveau des résidus 7 et 8 (SP1-V7A, -V7M, -T8Δ et -T8N)20. De plus, des variants résistants à la BVM ont été générés au cours de plusieurs cycles de sélection contre la BVM in vitro, entraînant des modifications des acides aminés dans les résidus SP1 1 et 3 (SP1-A1V, -A3T et -A3V) ; parmi ceux-ci, SP1-A1V n’altère pas la réplication virale10.