Estrutura e atividade biológica da proteína viral E

Os genes que codificam as proteínas E6 estão presentes em todos os papilomavírus no início da ORF, logo após a região não-codificante (NCR). As proteínas E6 são compostas de aproximadamente 150 aminoácidos, contém duas alças CX2C-X29-CX2C, unidas por um interdomínio de 36 aminoácidos. Estas alças são ladeadas por segmentos terminais amino (N) e carboxi (C) terminais de tamanhos variados (Cole & Danos, 1987). O modelo tridimensional da proteina E6 foi estudado através de cristalização e ressonância magnética nuclear (RMN), por Nomine (2006) e é apresentado na figura 6:

Figura 6 – Modelo pseudodimérico da proteína E6. (A) modelo com os segmentos N- terminal e C-terminal com os segmentos hidrofóbicos demonstrados. (B) modelo com os segmentos hidrofóbicos interagindo. (C) Demonstração linear dos segmentos hidrofóbicos. (D) Mapa do modelo com os segmentos não previstos no modelo. (E) Demonstração dos resíduos conservados em todas as proteínas E6 (Normine et al., 2006).

Até o presente momento nenhuma atividade enzimática foi atribuída a proteína E6. Demonstrou-se que a atividade biológica desta proteína se deve a interações interprotéicas (Ristriani et al., 2001) (ver figura 7).

Figura 7 – Proteínas que interagem com a E6, alterando diversas vias metabólicas (Howie, 2009).

A primeira interação metabólica descrita para a E6 foi com a proteína proteína E6 associada (E6AP), uma ligase capaz de unir a E6 com a ubiquitina (Huibregtse et al., 1991). A via da ubiquitina direciona proteínas para a degradação proteossomal através da adição de diversos monômeros de ubiquitina à proteína destinada à hidrólise. A proteína E1 ativa os monômeros de ubiquitina que são posteriormente transferidos pela E2 a uma E3-ubiquitina ligase, que confere especificidade ao substrato para a degradação. (Hershko & Ciechanover, 1992). O substrato mais estudado do complexo E6/E6AP-ubiquitina é a proteína fator de repressão tumoral p53, a principal consequência desta inativação é a inibição da apoptose na célula infectada pelo HPV, tornando seu ciclo de vida bem maior ao normalmente alcançado por células sadias.

A via intrínseca da apoptose desencadeia a morte celular a partir de sinais intracelulares, como DNA danificado, estresse oxidativo, desnutrição intracelular, e estímulos por quimoterápicos (Kaufmann and Earnshaw, 2000; Wang, 2001). Estes estímulos ativam diversas vias metabólicas que convergem para as mitocôndrias. A mitocôndria por sua vez recebe tanto estímulos pró como anti apoptóticos, quando esta o fiel desta “balança” metabólica pende para o lado da apoptose, ocorre ativação das proteínas pró-apoptóticas BH3, ocorre a formação de poros na membrana mitocondrial com o extravasamento de citocromo c, fator de indução de apoptose (AIF), endonuclease G, Smac/Diablo and Htr/Omi. Estas proteínas mitocondriais formam o “apoptossomo”, um complexo protéico que resultam

na clivagem das proteínas citoplasmáticas caspase 3 e caspase 7, que se tranformam nas caspases executoras, que clivam seus substratos poli-ADP-ribose, polimerase e laminina B, provocando a morte celular.

A via de apoptose extrínseca pode ser induzida durante a infecção viral como parte das respostas do hospedeiro, sendo ativada por sinais extracelulares que induzem a ativação de receptores letais na superfície celular. Estes receptores são representados principalmente pelos receptores do fator de necrose tumoral (TNFR). Esta família de receptores inclui o receptor para TNF 1 (TNFR-1) , Fas/CD95, e os ligantes TNF-relacionados (TRAIL) DR-4 e DR-5. Uma vez ligados, os fatores recrutam moléculas adaptadoras dos iniciadores de caspase, como a caspase-8 e a caspase-10, formando complexos sinalizadores, que ativam as caspases 3 e 7, também resutando na morte celular, vide Figura 8 (Howie, 2009).

Figura 8 – Vias intrínseca e extrínseca da apoptose. (Howie et al., 2009)

Relatos científicos demonstram que a proteína E6 bloqueia a apoptose ligando-se a proteína Bak, induzindo sua inativação através de sua degradação pela via da ubiquitina, provavelmente com a participação da proteína ligante E3. Embora o papel exato da proteína

Bak ainda não esteja completamente elucidado, a sua integridade é necessária para o

desencadeamento dos eventos envolvidos na apoptose. Também já foi demonstrado que a proteína E6 bloqueia diretamente a via extrínseca da apoptose por interação direta com as

proteínas TNFR-1, FADD and caspase-8, também levando-as a um processo proteolítico (Filippova et al., 2002).

3.2.6 Estrutura e atividade biológica da proteína viral E7

As oncoproteínas E7 são compostas de aproximadamente 100 aminoácidos, a porção aminoterminal contém uma região similar à porção conservada CR1 e uma porção inteiramente similar à CR2 do adenovírus (Vousden and Jat, 1989). A presença de uma sequência conservada Leu-X-Cys-X-Glu (LXCXE) na região CR2 é indispensável para a interação com a proteína de repressão tumoral do retinoblastoma (pRB) na sua inativação (Munger et al., 1989). A porção C-terminal contém um domínio de zinco composto por dois motivos Cys-X-X-Cys (Barbosa et al., 1989) e pode funcionar como um sítio para dimerização, embora não existam comprovações in vivo que esta formação de dímeros de E7 ocorra.

Figura 9 - HPV E7 e os processos celulares afetados. Regiões de afinidade CR1 (verde) e CR2 (vermelho), sítio de ligação na proteína pRB (LXCXE), sítio de fosforilação da caseína quinase II (CKII). Os resíduos de cisteína envolvidos na ponte de zinco estão indicados em amarelo (Ohlenschlager et al., 2006).

A estrutura tridimensional da proteína E7 foi elucidada por ressonância magnética nuclear (NMR) e cristalografia por RX (Liu et al., 2006; Ohlenschlager et al., 2006).

Figura 10 – Modelo computacional da proteína HPV-E7 (Ohlenschlager et al., 2006).

Estudos recentes demonstraram que a proteína E7 é degradada por um mecanismo proteossomal que envolve a conjugação de sua porção amino terminal com a ubiquitina, com um tempo de meia vida de menos de duas horas (Reinstein et al., 2000). Até o presente, não foram demonstradas atividades enzimáticas para a proteína E7, atribuindo-se suas atividades biológicas graças às suas interações intermoleculares com outras proteínas e com o DNA, subvertendo mecanismos metabólicos celulares normais.

Ambos os genes das proteínas E6 e E7 são conservadamente integrados ao DNA celular, e são os únicos consistentemente expressados nos carcinomas cervicais. Entre as proteínas de origem viral, apenas o complexo E1/E2 possui atividade enzimática, até então demonstrada, desta forma a presença ativa de proteínas celulares responsáveis pela replicação é necessária para a continuidade da replicação viral. Sabendo-se que as células epiteliais acima da camada basal evoluíram para um estágio não replicativo, espera-se que normalmente não ocorra síntese de DNA nestas células, então para que os vírus continuem a se replicar, é necessário que estes mecanismos inibitórios sejam subvertidos. Esta subversão dos mecanismos inibitórios da replicação do DNA se dá graças principalmente a atividade biológica da proteína E7 sobre a pRB, direcionando-a a proteólise pela via da ubiquitina (Collins et al., 2005) e por regulação da atividade transcripcional.