La capacidad de atravesar una membrana nuclear intacta e infectar productivamente las clulas que no se dividen es un rasgo caracterstico del virus de inmunodeficiencia humana 1 (VIH-1) y otros lentivirus, pero los factores virales y el mecanismo de entrada nucleares no se han definido.Recientemente hemos informado del papel de la nucleoporina NUP153 en la importacin nuclear del complejo preintegration (PIC) del VIH-1.Nuestros hallazgos sugieren que las sub-partculas virales el VIH-1 acceden al ncleo por la interaccin directa con el complejo del poro nuclear (NPC) a travs de la unin de la PIC-asociados a la integrasa (IN) en el dominio C-terminal de NUP153.Este artculo describe cmo la conformacin y constitucin de la NPC podran influir en la importacin nuclear de la PIC, y la posterior integracin del cDNA viral en los genes transcritos activamente.

El complejo de poros nucleares: una nueva dinmica en la replicacin del VIH-1Los retrovirus son una familia de virus que estn obligados a realizar una parte de su ciclo de vida en el ncleo.Despus de entrar en la clula y de el desnudamiento, el genoma de ARN viral se transcriben de forma reversa en ADNc, que luego se en conjunto con las protenas virales y celulares forman un complejo de nucleoprotena grande llama el complejo de pre-integracin (PIC).El PIC es luego transportado al ncleo de la clula recin infectada, donde se integra el genoma viral en el ADN cromosmico celular a travs de la actividad cataltica de la enzima viral IN.La integracin es un paso esencial en el ciclo de vida viral, una falta de integracin, significara una ineficiente produccin de la progenie viral y la propagacin de la infeccin no se lleva a cabo.La Integracin de los ADNc virales representa una modificacin permanente del contenido gentico celular de la clula infectada que se replicar en las clulas hijas posteriores.Para la mayora de los miembros de la familia de los virus de retrovirales, el acceso al ncleo es dependiente del ciclo celular y coincide con la ruptura de la envoltura nuclear durante la mitosis.Por el contrario, los lentivirus, como el tipo-1 virus de inmunodeficiencia humana (VIH-1), virus de inmunodeficiencia simia (SIV), y virus de la inmunodeficiencia felina (FIV), comprenden una sub-familia de los retrovirus que se distinguen sobre la base de su capacidad productiva alinfectar a las clulas completamente diferenciadas y que no se dividen.Esta caracterstica de la infeccin por lentivirus sugiere que el PIC lentiviral puede atravesar una membrana nuclear intacta.Aunque la infeccin de las clulas que no se dividen como los macrfagos y las clulas T en reposo contribuye a la fisiopatologa del VIH-1 y el desarrollo del sndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA), esta caracterstica biolgica mismo impulsa el desarrollo de los lentivirus como vectores de terapia gnica parasu uso en la las clulas terminales diferenciadas y otras que no se dividen, como las neuronas, los pulmones y las clulas musculares.

Importacin nuclear de la PIC lentivirales: Una pregunta Duradera

Mientras que la infeccin de las clulas que no se dividen es una caracterstica notable de los lentivirus, el mecanismo exacto por el que se transporta el PIC lentiviral a travs de la membrana nuclear y se entregan en el ncleo sigue eludiendo descripcion.Como se indic anteriormente, el impulso para una mejor comprensin de la importacin nuclear de la PIC se debe en parte a la naturaleza esencial de este paso en el ciclo vital del virus.El desarrollo de compuestos antivirales que interrumpir la importacin PIC nuclear puede representar una intervencin teraputica eficaz para tratar la infeccin por el VIH y el SIDA.Adems, en el contexto de aplicaciones de terapia gnica con vectores lentivirus, como vectores nucleares y la integracin del genoma del vector son esenciales para la expresin del producto del gen teraputico.La modulacin de este paso para mejorar la eficiencia y control de vectores nucleares dirigidos representan objetivos vlidos en el diseo de vectores de terapia gnica.El PIC es un complejo grande con un radio de Stokes se estima en 28 nm y el coeficiente de sedimentacin en torno a 640S, y por lo tanto es poco probable que difundan de manera pasiva a travs de la envoltura nuclear, sino que la evidencia experimental sugiere que el PIC se transporta de forma activa en el ncleo.El modelo clsico de importacin nuclear activa en la celula ilustra un proceso por el cual las protenas destinadas a los ncleos se identifican por la presencia de una secuencia de localizacin nuclear (NLS).Cuando el NLS es reconocido y se une por un miembro de la familia de los receptores de la importina importacin nuclear, el complejo se transloca de las importaciones resultantes en el ncleo.El gradiente RAN-GDP/RAN-GTP que existe entre el citoplasma y ncleo sirve para conducir la direccin de transporte, y de reciclar los receptores una vez que un ciclo de importacin.El Movimiento de los complejos de importacin en el ncleo se produce a travs de complejos de poro nuclear (NPC), canales acuosos que atraviesan la membrana nuclear.A pesar de un esfuerzo considerable para demostrar el papel de los receptores de importacin nuclear y las vas clsicas de importacin durante la importacin PIC nuclear, no hay evidencia clara de que estos factores son esenciales para el transporte del complejo viral. El papel potencial del NPC en el transporte activo de el PIC sigue siendo desconocido.Sin embargo, cada vez ms pruebas sugieren que la NPC puede mediar directamente la importacin de activos nucleares de protenas que son transportados de forma independiente de las vas de importacin cannica dependiente de receptor.Una mirada ms de cerca el papel de la NPC en el transporte nuclear del PIC puede ofrecer una aclaracin de larga lista de preguntas acerca de este paso crtico en el ciclo de vida viral.

El NPC y la dinmica de la importacin nuclear de la PIC

El NPC cuenta con numerosas protenas (nucleoporinas; NUPs) que se ensamblan para formar Un complejo de poros grande.Para las molculas e iones que son lo suficientemente pequeas (25-40 kDa), la difusin pasiva a travs del canal NPC es posible.Sin embargo, el NPC es impermeable a las molculas ms grandes y complejos, en ausencia de un mecanismo de transporte activo.Como resultado de su caracterstica como de puerta, el NPC representa un importante regulador que rige los intercambios que tienen lugar entre el ncleo y el citoplasma.La percepcin de el NPC como una estructura esttica ha dado paso a la comprensin de la APN como un complejo dinmico cuya conformacin est relacionada con su funcionamiento. La evidencia de este comportamiento dinmico se ve en la asociacin variable de la nucleoporina NUP153 con elNPC.NPC-asociados a NUP153 puede cambiar dinamicamente fuera de los poros nucleares con NUP153 soluble situado en el NUP153 nucleoplasma.tambin muestra la topologa de variables dentro de la NPC en las fases de transporte activo.Tanto la importacin de activos complejos imp / imp y exportacin activa del ARNm de estimular el movimiento del dominio C-terminal de NUP153 de la cara nucleoplasmica del NPC hacia la cara citplasmatica. tambin ha sido reportado similar movilidad relacionadas con el transporte por NUP214 yNup98, 7,9 lo que sugiere que la movilidad de las nucleoporinas puede ser una caracterstica clave del transporte de carga a travs de el NPC.La ausencia de pruebas slidas que apoyen el papel de los receptores de las vas de importacin nuclear clsicas durante la importacin nuclear del PIC sugiere que el PIC lentiviral podra emplear un mecanismo novedoso para su transporte en el ncleo. El transporte no canonico de las protenas celulares a travs de la membrana nuclear se produce, y para muchas protenas la importacin nuclear es el resultado de una interaccin directa con la NPC, sobre todo con NUP153.Recientemente hemos informado del papel de NUP153 enel transporte nuclear del PIC del VIH-1.Hemos encontrado que el dominio C-terminal (residuos de aminocidos 896 a 1.475) de NUP153 es capaz de interactuar directamente con IN en vitro.La presencia de un exceso soluble NUP153 dominio C-terminal inhibe la importacin nuclear de IN en una ensayo celular basado en la importacin nuclear, y los factores celulares que se unen al dominio C-terminal de NUP153 IN compiten con la unin a NUP153 y tambin interrumpir la importacin nuclear de IN.Nuestros hallazgos sugieren que en la importacin nuclear es el resultado de una interaccin directa con el dominio C-terminal de NUP153.El dominio C-terminal de NUP153 que interacta con IN es rica en FxFG repite, un arquetipo secuencia pensado para facilitar el transporte nuclear de diversos complejos de importacin nuclear mediante la unin a motivos conservados presentes en la protena importina.durante el transporte nucleocytoplasmico, el FxFG se repite para proporcionaruna plataforma de unin especfica y transitoria para los complejos de importacin, y mantener una barrera significativa para el paso de entropa a travs de la NPC. Debido a que es un componente estable de la PIC, hemos propuesto que la interaccin entre el dominio C-terminal de NUP153 y PIC asociados a IN puede ayudar a superar esa barrera y contribuir a la importacin nuclear del virus.En apoyo de este modelo, tambin hemos observado que la expresin ectpica del dominio C-terminal de NUP153 inhibe la translocacin nuclear de un vector basado en VIH-1, probablemente por competir con endgeno NUP153 para unirse al PIC asociado IN.Sobre la base deestos resultados, hemos propuesto un modelo de importacin nuclear del PIC del VIH en el que la interaccin con NUP153 IN juega un papel central.Transporte de un complejo tan grande como el PIC a travs de la NPC puede involucrar mltiples contactos con mltiples NUPs, y por lo tanto NUP153 puede no ser la nica NUP participante en el transporte nuclear de la PIC.Como se seal anteriormente, NUP214 y Nup98 son NUPs mviles que estn activamente involucrados en el transporte de carga a travs de la NPC, y tambin han sido identificados como factores clave de la replicacin celular del VIH-1 . Otras funciones de las NUPs, adems de la importacin nuclear de la PIC no se conocen, pero representan lneas de investigacin interesantes,Los estudios de imagen han localizado desnudamiento del core lentiviral en el NPC.Adems de la IN, otros componentes de la PIC puede contribuir tambin a la importacin nuclear, proporcionando la estabilizacin de las interacciones entre el complejo y el NPC.La Vpr protena viral se ha demostrado que se colocaliza con NUPS en el NPC,e interacta con los aminocidos 447-634 NUP153 en el dominio C-terminal de la protena. Sin embargo, la importancia biolgica de esta interaccin durante la importacin nuclear de la PIC es desconocida. la supresin de Vpr del virus no puede derogar la infeccin en las clulas que no se dividen, la interaccion VPR-NUP153 puede no ser esencial para importacin nuclear del PIC.Tambin es posible que los componentes celulares de la PIC puede contribuir a la interaccin esencial entre el complejo y el NPC.Esfuerzos continuos para definir mejor la composicin de la PIC y sus propiedades bioqumicas, ya que migra a travs del citoplasma y en la envoltura nuclear puede ayudar a identificar las protenas celulares que son esenciales para este proceso.Implicaciones de una funcin para la importacin de NUP153 PIC nuclear

Un aspecto importante de un modelo de NUP153-dependiente de la importacin PIC nuclear es el acoplamiento y movilidad NUP153 durante la transcripcin activa. Tanto la asociacin dinmica de NUP153 con la NPC, y la distribucin dinmica de la NUP153 y su dominio C-terminal en el NPC son estimuladospor la transcripcin activa. Nuestro modelo predice que las importaciones de contacto entre el dominio C-terminal de NUP153 y el PIC se realiza en la cara citoplasmtica del NPC.A pesar de la N-terminal y el centro de zinc vinculante dominios de NUP153 son principalmente localizados en la canasta nuclear, resultados de transcripcin activa en la distribucin dinmica del dominio C-terminal a travs del canal de la NPC, as como la exposicin del dominio C terminal al citoplasma. Por el contrario, la inhibicin de la transcripcin limita el dominio C-terminal en el lado nucleoplasmico de el NPC.Por lo tanto, en condiciones de aumento de la transcripcin, se prev que el dominio C-terminal de NUP153 se posiciona favorablemente a la NPC para interactuar dar entrada y facilitar su transporte nuclear .Debido a la movilidad del dominio C-terminal de NUP153 se debe principalmente a la transcripcin de activos y la exportacin del ARNm, una implicacin importante de este modelo sera el transporte preferencial de la PIC a travs de una interaccin con los NPCs asociados a las regiones activamente transcritos del genoma.Presumiblemente, como demostrara la movilidad y la conformacin del dominio C-terminal de NUP153 necesario para el desempeo de la PIC y promover su importacin.

Un modelo que representa un papel activo del NPC en la importacin nuclear de VIH-1 PICs de regiones del genoma transcripcionalmente activo.El dominio C-terminal de NUP153 (en rojo) es dinmicamente distribuido por todo el canal acuoso de la APN en una transcripcin dependiente (ms ...)La asociacin dinmica de NUP153 con la NPC6-8 tambin se inform de una funcin de la transcripcin de activos en curso, y representa un ejemplo de la remodelacin de la NPC en ARN transportado. La inhibicin de la ARN polimerasa II (ARN Pol II) y la ARN polimerasa I (ARNPol I) dan como resultado que el NUP153 no sea capaz de salir del NPC para el intercambio con un grupo nuclear de NUP153 soluble.En el contexto de nuestro modelo de importacin nuclear de la PIC, NUP153 que activamente los intercambios de el NPC puede proporcionar una funcin de chaperon en la entrada del PIC, lo que resulta en la orientacin del complejo viral de regiones cromosmicas activa en la transcripcin.La hiptesis de que los PIC son preferentemente transportado al ncleo a travs de los NPC que estn asociados funcionalmente con la transcripcin activa y exportacin de ARNm es consistente con la observacin de que el VIH-1 favorece a los genes transcritos activamente para integration. La estructura de la cromatina abierta que es caracterstico de las unidades de transcripcin escree que es susceptible a la reaccin de la integracin, aunque el ADN condensado dentro de la heterocromatina es refractaria a la integration.Integracin en regiones tan ricas en genes y transcritos activamente del genoma puede servir tambin para beneficiar a la expresin de genes virales, dando lugar a una infeccin productiva.En contraste, los sitios de integracin dentro de la heterocromatina en ltima instancia, puede suprimir la expresin de genes virales y la produccin de progenie virus. Una suposicin convencional de la investigacin actual en el rea de importacin PIC nuclear supone que la seleccin de sitios de integracin es exclusivamente un evento posterior a la importacin nuclear.Por ejemplo, la orientacin de VIH-1 en la integracin de las unidades de transcripcin se atribuye en parte a la interaccin entre el PIC-IN y sus asociados LEDGF/p75, un regulador global de la transcripcion. LEDGF/p75 Aunque no es absolutamente necesario para la replicacin del VIH-1, la eliminacinconduce a una reduccin significativa en los eventos de integracin y un cambio en el patrn de la integracin de una distribucin uniforme a lo largo de las unidades de transcripcin a la que favorece a inicio de la transcripcin , Sobre la base de nuestra conclusin de que el VIH-1 requiere la importacin nuclear NUP153 interaccin, nuestro modelo sugiereque la seleccin de las unidades de transcripcin para la integracin puede ser influenciada por la importacin de la PIC a travs de un NPC directamente junto con un gen activo o un conjunto de genes.Esta extensin de nuestro modelo est de acuerdo con el "gen-gating" hiptesis propuesta por Blobel, que sostiene que los NPCs contribuir a la organizacin de la eucromatina mediante la asociacin con la localizacin de genes y activamente transcritos en las proximidades de la envoltura nuclear.Pruebas experimentales que demuestran un papel directo para el NPC en la regulacin transcripcional de los loci del genoma de mamferos ha sido reported La conformacin extendida de NUP153 caracterstica de transcripcin activa y exportacin de ARNm puede ser un medio por el que el PIC puede "identificar" a los NPC asociados conactiva la transcripcin.Interactuar directamente con extenderse NUP153 ofrece el PIC un enlace directo desde el citoplasma al medio ambiente ADN cromosmico ms adecuadas para apoyar la integracin y la expresin de los genes virales.Del mismo modo, la interaccin de los PIC con el intercambio de NUP153 de el NPC a las reas de transcripcin activos pueden dirigir el PIC a las unidades de transcripcin.La observacin de que el genoma del VIH-1 preferentemente viral se integra en el ADN cromosmico proximal a la membrana nuclear es compatible con este hypothesis.Adems de la conformacin, la composicin del NPC tambin puede ser un factor en la importacin nuclear de la PIC.NPCs en la misma clula puede ser funcionalmente distintas entre s y se diferencian no slo en su conformacin, sino tambin con respecto a su composicin como consecuencia de la actividad funcional .Si NPCs que son funcionalmente diferentes de composicin y mantener una capacidad diferente para el transporte de la PIC, entonces uno esperara ver una utilizacin diferencial de tales NPCs funcionalmente diferentes.Un marcador posible para este fenmeno sera sesgada integracin en regiones genmicas funcionalmente distintos (Fig. 1).La evidencia de esto se pueden derivar de la tendencia reportados de VIH-1 a integrarse en la transcripcin PolIIdependent units.38 PolII Aunque no representan la mayor parte de la transcripcin celular, los personajes asociados con regiones cromosmicas hosting transcripcin PolII puede ser preferentemente dirigidas por el PIC como unresultado de la asociacin de factores relacionados con la biognesis del mRNA y de exportacin.Nuestro modelo para la importacin PIC nuclear, proponemos que la conformacin NPC (es decir, la transcripcin dependiente de NUP153 movilidad) y la composicin de la NPC (es decir, la asociacin con factores celulares funcionalmente distintos), son importantes para la orientacin de la PIC a regiones transcripcionalmente activas del genoma de la integracin.

ConclusionesUna comprensin ms detallada de los mecanismos que rigen los pasos clave de la replicacin del lentiviral es esencial tanto para el descubrimiento de nuevos frmacos antivirales para combatir la infeccin VIH-1, y el continuo desarrollo de los lentivirus como vehculos de una terapia eficaz y potenciador de genes.Tal vez una de las zonas ms confusin de la replicacin viral que sigue siendo poco conocido es el mecanismo por el cual se transporta el genoma del lentivirus en el ncleo.Un modelo de importacin PIC nuclear que considera al NPC como un agente activo de transporte nuclear puede ser una oportunidad para asimilar los conocimientos actuales de la transcripcin celular, la integracin viral y cofactores de host en una mejor comprensin de transporte PIC nuclear y la seleccin de los sitios de integracin cromosmica.