Ингибиторы цинковых пальцев: новый подход к борьбе с ВИЧ и другими вирусами.

Введение

На этом изображении показана типичная структура NCp7, которая является мишенью ингибиторов цинковых пальцев при борьбе с ВИЧ. Ингибиторы цинковых пальцев, или эжекторы цинка, – это вещества или соединения, которые неблагоприятно взаимодействуют с цинковыми пальцами и вызывают высвобождение цинка из его сайта связывания, нарушая конформацию полипептидной цепи и делая цинковые пальцы неэффективными, тем самым препятствуя выполнению ими связанных с ними клеточных функций. Это обычно достигается путем хелатирования сайта связывания цинка. Поскольку известно, что цинковые пальцы участвуют в регуляции мРНК, обратной транскрипции, защите синтезированной вирусной ДНК, ингибировании транскрипции и начальных процессах интеграции, предотвращение функции цинковых пальцев может оказать существенное влияние на функцию клетки или вируса. Ингибиторы цинковых пальцев обычно используются для борьбы с ВИЧ. Лечение ВИЧ обычно направлено на ингибирование обратных транскриптаз и протеаз. Однако эти методы оказываются неэффективными из-за развития устойчивых штаммов вируса или прекращения лечения. Этот метод использования ингибиторов цинковых пальцев для нацеливания и дестабилизации цинковых пальцев представляет собой новый подход к борьбе с ВИЧ. Другие вирусы, такие как SARS, полиомиелит, Эбола, корь, вирус Коксаки, денге, бешенство, гепатит человека, парагрипп человека и респираторно-синцитиальный вирус человека, имеют схожие мотивы цинковых пальцев и потенциально могут извлечь пользу из технологии ингибиторов цинковых пальцев. В течение своего жизненного цикла NCp7 облегчает размотку тРНК, действует как праймер для обратной транскрипции, выполняет роль шаперона для нуклеиновых кислот внутри капсида ВИЧ-1, способствует интеграции вирусной РНК в формирующиеся вирионы и тесно участвует в репликации ВИЧ-1 как на ранней, так и на поздней стадии. Связывание цинка (II) в сайте связывания CCHC необходимо для функциональности домена и стабилизации конформации структуры, позволяя NCp7 выполнять процессы, необходимые для репликации ВИЧ. Поскольку сайт связывания CCHC устойчив к мутациям и участвует в репликации ВИЧ-1, он является перспективным кандидатом для профилактики ВИЧ с помощью эжекторов цинка.

thumb|right | 300px | This image shows the typical structure of NCp7, which is targeted by zinc finger inhibitors when combating HIV. Zinc finger inhibitors, or zinc ejectors, are substances or compounds that interact adversely with zinc fingers and cause them to release their zinc from its binding site, disrupting the conformation of the polypeptide chain and rendering the zinc fingers ineffective, thereby preventing them from performing their associated cellular functions. This is typically accomplished through chelation of the zinc binding site. As zinc fingers are known to be involved in m RNA regulation, reverse transcription, protection of synthesized viral DNA, transcription inhibition, and initial integration processes, prevention of zinc finger function can have drastic effects on the function of the cell or virus. Zinc finger inhibitors are typically used to combat HIV. HIV treatments usually rely on targeting reverse transcriptases and proteases. However, these methods are proving to be ineffective due to the development of resistant strains of the virus or due to the stoppage of the treatment. This method of using zinc finger inhibitors to target and destabilize zinc fingers represents a new method of fighting HIV. Other viruses such as SARS, polio, Ebola, measles, human coxsackie, Dengue, rabies, human hepatitis, human parainfluenza and human respiratory syncytical have similar zinc finger motifs and could potentially benefit from zinc finger inhibitor technology. In its lifetime, NCp7 facilitates the unwinding of tRNA, acts as a primer for reverse transcription, chaperones nucleic acids within the capsid of HIV 1, helps integrate the viral RNA into budding virions, and is intimately involved in the replication of HIV 1 in both the early phase and late phase. The binding of zinc (II) in the CCHC binding site is necessary for the domain to be functional and for the stabilization of the conformation of the structure, allowing the NCp7 to carry out the processes required for HIV replication. Since the CCHC binding site is mutation resistant and involved in the replication of HIV 1, it makes a prime candidate for the prevention of HIV through zinc ejectors.

Азодкарбонамид

Азодикарбонамид (ADA) был первым препаратом, вызывающим высвобождение цинка, который был включен в клинические испытания для лечения ВИЧ. ADA ингибирует ВИЧ, электрофильно атакуя атомы серы цистеина, координированного с цинком. Это электрофильное взаимодействие дестабилизирует центр связывания цинка, облегчая высвобождение иона цинка вследствие изменения расположения связей.

2,2-ди-тиобизбензамид (DIBA)

DIBA действуют аналогично ADA, NOBA и NOBP. Они реагируют с остатками цистеина в цинковом пальце NCp7, вызывая ковалентное изменение конформации, которое приводит к вытеснению цинка из домена цинкового пальца. Несмотря на то, что DIBA изначально представлялись многообещающими противовирусными кандидатами, их стабильность вызывала клинические проблемы. DIBA склонны циклизоваться в бензизотиазолоны, которые обладают меньшей эффективностью в борьбе с ретровирусами по сравнению с исходным соединением. Кроме того, глутатион способен восстанавливать дисульфидные связи в DIBA, тем самым ограничивая его функцию in vitro. Меркаптобензамид и его соответствующий пролекарственный препарат проявляли аддитивный или синергетический эффект в сочетании с известными препаратами против ВИЧ и не проявляли цитотоксичности.

Пиридиноалканоилтиолестеры (PATES)

N [2 (5 пиридиновалероилтио)бензоил]сульфацетамидбромид (именуемый соединением 45) является пиридиноалканоилтиоэфиром, способным выступать в роли агента для извлечения цинка. После активации серебром соединение 45 использует свои пиридиноалканоильные группы для ковалентного модифицирования NCp7, избирательно изменяя цистеины 36 и 49 в карбоксильном конце цинкового пальца. Извлечение цинка из мест его связывания происходит в два этапа. Сначала высвобождается цинк из карбоксильного цинкового пальца, а затем происходит извлечение цинка из аминотерминального цинкового пальца.

Бис-тиадизольбензол-1,2-диамин

Бис-тиадизольбензол-1,2-диамин (NV038) – одно из новых поколений соединений, способствующих выведению цинка. Установлено, что NV038 влияет на функцию цинкового пальца после проникновения вируса в клетку, но до завершения обратной транскрипции. Как и другие соединения, способствующие выведению цинка, NV038 хелатирует цинк, удаляя его из места связывания. Однако, благодаря своим структурным особенностям, предполагается, что он действует посредством иного механизма, чем многие другие подобные соединения. Его структура затрудняет протекание тиол-дисульфидного обмена или ацилирование цистеина. Вместо этого, считается, что NV038 взаимодействует с цинком, используя два карбонильных кислорода, присутствующие в сложноэфирных группах.