ES2326348A2 - USE OF AGONIST COMPOUND OF THE TACTICAL ACTIVITY TUBULINA DEACETILASA OF THE HDAC6 PROTEIN IN THE PREPARATION OF PHARMACEUTICAL COMPOSITIONS, SUCH PHARMACEUTICAL COMPOSITIONS AND ITS APPLICATIONS IN THE TREATMENT OF VIRAL INFECTIONS. - Google Patents
USE OF AGONIST COMPOUND OF THE TACTICAL ACTIVITY TUBULINA DEACETILASA OF THE HDAC6 PROTEIN IN THE PREPARATION OF PHARMACEUTICAL COMPOSITIONS, SUCH PHARMACEUTICAL COMPOSITIONS AND ITS APPLICATIONS IN THE TREATMENT OF VIRAL INFECTIONS. Download PDFInfo
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Abstract
Description
Uso de compuestos agonistas de la actividad tubulina desacetilasa de la proteína HDAC6 en la elaboración de composiciones farmacéuticas, dichas composiciones farmacéuticas y sus aplicaciones en el tratamiento de infecciones virales.Use of agonist compounds of the activity HDAC6 protein tubulin deacetylase in the preparation of pharmaceutical compositions, said pharmaceutical compositions and its applications in the treatment of viral infections.
La presente invención se basa en el hecho de que el equilibrio de la acetilación/desacetilación de los microtúbulos es clave para modular la entrada de virus fusogénicos en las células eucariotas, preferentemente la entrada del virus VIH-1 en las células T, y que está regulado por la proteína HDAC6, lo que permite definir nuevas aproximaciones terapéuticas para la profilaxis y tratamiento de infecciones virales. Estas aproximaciones terapéuticas se basan en el uso de compuestos activadores de la actividad de dicha proteína HDAC6 y de las composiciones farmacéuticas que los contienen en métodos de tratamiento de dichas infecciones virales.The present invention is based on the fact that the balance of acetylation / deacetylation of microtubules It is key to modulate the entry of spherogenic viruses in the eukaryotic cells, preferably virus entry HIV-1 in T cells, and that is regulated by the HDAC6 protein, which allows defining new approaches Therapeutics for prophylaxis and treatment of infections viral. These therapeutic approaches are based on the use of compounds activating the activity of said HDAC6 protein and of the pharmaceutical compositions containing them in methods of Treatment of such viral infections.
La presente invención se enmarca en el desarrollo de nuevas composiciones farmacéuticas para la profilaxis y el tratamiento de enfermedades provocadas por virus fusogénicos, y más preferentemente por el virus VIH-1. Por lo tanto, debe adscribirse al sector farmacológico y biomédico de las enfermedades virales.The present invention is framed in the development of new pharmaceutical compositions for prophylaxis and the treatment of diseases caused by spherogenic viruses, and more preferably for the HIV-1 virus. For the therefore, it must be attached to the pharmacological and biomedical sector of the viral diseases.
El proceso de infección de células eucariotas por virus con envoltura o fusogénicos requiere de la fusión de las membranas plasmática o endosomal de la célula huésped con la viral. Esta reacción está catalizada por proteínas específicas de la envoltura del virus, denominadas proteínas de fusión, que permiten sobrepasar las barreras energéticas del proceso. Por ejemplo, la penetración de Retrovirus en células permisivas para la infección puede ocurrir por fusión de membrana de forma dependiente o independiente del pH. El primer caso es propio del virus de la gripe (T. Stegmann, A. Helenius. Influenza Virus Fusion: from models toward a mechanism, in: J. Bentz (Ed.). Viral Fusion Mechanisms, CRC Press, Boca Raton, FL (1993, pp. 89-111)), del virus Semliki Forest (R. Bron, et al., 1993. EMBO J. 12: 693-701), y el segundo caso del virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) y simios (SIV) (M.O. McClure, et al., 1988. EMBO J. 7: 513-518) o del virus Sendai (D. Hoekstra et al., 1985. Biochemistry 24: 4739-4745). Hay que destacar que ambos procesos son mecanísticamente similares, salvo que la fusión de membrana tiene lugar en endosomas o en la superficie de la célula diana, respectivamente (I. Martín, et al., 1999. Advance Drug Delivery Reviews 38: 233-255). Durante el proceso de fusión las proteínas virales de fusión interaccionan simultáneamente con las membranas celular y viral, favoreciendo la formación del poro de fusión (T.H. Sollner, 2004. Current Opinión in Cell Biology 16: 429-435). La mayoría de las proteínas virales de fusión que se conocen interaccionan con la envoltura viral a través de su dominio de transmembrana, que conecta la región intraviral (o citoplasmática, en las células infectadas) con el ectodominio de la proteína de fusión. Por otra parte, se acepta que la interacción de la proteína de fusión viral con la membrana de la célula diana involucra un dominio altamente hidrofóbico, de unos 15 residuos aminoacídicos, denominado péptido de fusión (S.G. Peisajovich, et al., 2003. BBA 1614: 122-129). Este segmento se encuentra localizado en la región N-terminal de las proteínas de fusión, como ocurre en la mayoría de los ortomixovirus, paramixovirus y otros retrovirus relacionados (J. White et al., 1983. Q. Rev. Biopohys. 16: 151-195; B.M. Blumberg et al., 1985. J. Gen. Virol. 66: 317-331; W.R. Gallaher. 1987. Cell 50: 327-328), o en el interior del ectodominio de la proteína de fusión como en los casos del virus del Sarcoma de Rous (E. Hunter et al., 1983. J. Virol. 46: 920-936), del virus de la Estomatitis Vesicular (M.A. Whitt, et al., 1990. J. Virol. 64: 4907-4913) y del virus Ébola (W.R. Gallaher. 1996. Cell 85: 477-478). Generalmente, se acepta que cada proteína de fusión viral contiene un único péptido de fusión, el cual es responsable directo de la desestabilización de la membrana celular e iniciador de la formación del poro de fusión, aunque no se puede obviar la participación de otras regiones de las proteínas de fusión viral en la formación del poro de fusión (S.G. Peisajovich, et al., 2003. BBA 1614: 122-129).The process of infection of eukaryotic cells by enveloped or spherogenic viruses requires the fusion of the plasma or endosomal membranes of the host cell with the viral one. This reaction is catalyzed by specific proteins in the virus envelope, called fusion proteins, which allow the energy barriers of the process to be overcome. For example, Retrovirus penetration into permissive cells for infection can occur by membrane fusion dependently or independently of pH. The first case is the influenza virus (T. Stegmann, A. Helenius. Influenza Virus Fusion: from models towards a mechanism, in: J. Bentz (Ed.). Viral Fusion Mechanisms, CRC Press, Boca Raton, FL (1993, pp. 89-111)), of the Semliki Forest virus (R. Bron, et al ., 1993. EMBO J. 12: 693-701), and the second case of the human immunodeficiency virus (HIV) and Apes (SIV) (MO McClure, et al ., 1988. EMBO J. 7: 513-518) or Sendai virus (D. Hoekstra et al ., 1985. Biochemistry 24: 4739-4745). It should be noted that both processes are mechanistically similar, except that membrane fusion occurs in endosomes or on the target cell surface, respectively (I. Martín, et al ., 1999. Advance Drug Delivery Reviews 38: 233-255 ). During the fusion process the viral fusion proteins interact simultaneously with the cell and viral membranes, favoring the formation of the fusion pore (TH Sollner, 2004. Current Opinion in Cell Biology 16: 429-435). Most known viral fusion proteins interact with the viral envelope through its transmembrane domain, which connects the intraviral region (or cytoplasmic, in infected cells) with the ectodomain of the fusion protein. On the other hand, it is accepted that the interaction of the viral fusion protein with the membrane of the target cell involves a highly hydrophobic domain, of about 15 amino acid residues, called fusion peptide (SG Peisajovich, et al ., 2003. BBA 1614 : 122-129). This segment is located in the N-terminal region of fusion proteins, as in most orthomyxoviruses, paramyxoviruses and other related retroviruses (J. White et al ., 1983. Q. Rev. Biopohys. 16: 151 -195; BM Blumberg et al ., 1985. J. Gen. Virol. 66: 317-331; WR Gallaher. 1987. Cell 50: 327-328), or inside the fusion protein ectodomain as in the cases of Rous Sarcoma virus (E. Hunter et al ., 1983. J. Virol. 46: 920-936), of Vesicular Stomatitis virus (MA Whitt, et al ., 1990. J. Virol. 64: 4907-4913) and Ebola virus (WR Gallaher. 1996. Cell 85: 477-478). It is generally accepted that each viral fusion protein contains a single fusion peptide, which is directly responsible for destabilization of the cell membrane and initiator of the formation of the fusion pore, although the participation of other regions of Viral fusion proteins in fusion pore formation (SG Peisajovich, et al ., 2003. BBA 1614: 122-129).
Las proteínas de fusión se clasifican en dos grupos principales: Tipo I (ej. Virus de la gripe, ébola, HIV y Measles) y tipo II (virus del Dengue, de la fiebre amarilla y de la encefalitis) (Revisiones en, T.H. Sollner. 2004. Current Opinión in Cell Biology 16: 429-435; A.E. Smith and A. Helenius, 2004. Science 304: 237-242). Las proteínas de Tipo I consisten en glucoproteínas que se ensamblan en homotrímeros, los cuales se asocian entre sí a través de estructuras alargadas con forma de espiral enrollada, en cuya región N-terminal se localiza el péptido de fusión. La liberación de energía que se produce durante la inserción del péptido en la membrana celular, permite la aproximación de las membranas viral y celular de forma focalizada, generándose el poro de fusión (Revisión en, A.E. Smith and A. Helenius, 2004. Science 304: 237-242). Las proteínas de Tipo II son propias de Flavivirus y virus alfa (Revisión en, A.E. Smith and A. Helenius, 2004. Science 304: 237-242), se caracterizan por poseer secuencias de fusión internas, y se sintetizan y ensamblan en la superficie viral como heterodímeros con otras proteínas de membrana. A pH bajo, se produce un cambio en la estructura cuaternaria de los heterocomplejos, permitiendo la disociación de la proteína de fusión viral del heterodímero, y favoreciendo la reagrupación entre sí de las proteínas de fusión para formar homotrímeros activos y funcionales (Revisión en, A.E. Smith and A. Helenius, 2004. Science 304: 237-242).Fusion proteins are classified in two main groups: Type I (eg influenza virus, Ebola, HIV and Measles) and type II (Dengue virus, yellow fever and encephalitis) (Reviews in T.H. Sollner. 2004. Current Opinion in Cell Biology 16: 429-435; A.E. Smith and A. Helenius, 2004. Science 304: 237-242). The Type I proteins consist of glycoproteins that are assembled in homotymers, which are associated with each other through structures elongated spiral-shaped coil, in whose region N-terminal fusion peptide is located. The release of energy that occurs during the insertion of the peptide in the cell membrane, allows the approximation of viral and cellular membranes in a focused way, generating the pore of fusion (Review in, A.E. Smith and A. Helenius, 2004. Science 304: 237-242). Type II proteins are their own of Flavivirus and alpha virus (Review in, A.E. Smith and A. Helenius, 2004. Science 304: 237-242), is characterized by having internal fusion sequences, and synthesize and assemble on the viral surface as heterodimers with other membrane proteins. At low pH, there is a change in the quaternary structure of heterocomplexes, allowing the dissociation of the heterodimer viral fusion protein, and favoring the regrouping of fusion proteins together to form active and functional homotymers (Review in, A.E. Smith and A. Helenius, 2004. Science 304: 237-242).
Por otro lado, el Virus de Inmunodeficiencia Humana (VIH) es el agente etiológico del Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida (SIDA) (F. Barre-Sinoussi, et al., 1983. Science 200:868-871). El VIH de tipo 1 (HIV-1) infecta principalmente células CD4+ como linfocitos T, monocitos y células dendríticas, a nivel de los órganos linfoides y las mucosas de las regiones de entrada viral (A.S. Fauci, 1988. Science 239: 617-622; S. Patterson, et al., 1994. Res. Virol. 145: 171-176). La infección por VIH-1 necesita de una interacción de alta afinidad entre las glucoproteínas de la envuelta del virus, gp120/gp41, con el receptor CD4 (A.G. Dalgleish, et al., 1984. Nature 312: 763-767; P.J. Maddon, et al., 1986. Cell 47: 333-348) y requiere además de la asociación con receptores de quimiocinas, principalmente CCR5 (H. Choe, et al., 1996. Cell 85: 1135-1148,H. Deng, et al., 1996. Nature 381: 661-666; T. Dragic, et al., 1996. Nature 381: 667-673) y CXCR4 (Y. Feng, et al., 1996. Science 272: 872-877), denominados co-receptores. Así, se ha propuesto que la unión secuencial de la proteína viral gp120 con CD4, y con uno de los co-receptores, induce cambios conformacionales específicos en gp41, permitiendo así la fusión viral con la membrana plasmática celular y la formación del poro de fusión (H. Choe, et al., 1996. Cell 85: 1135-1148). El co-receptor utilizado por el VIH-1 determina el tropismo de la cepa viral. En consecuencia, los virus que utilizan el receptor CCR5 se denominan R5 trópicos y los que utilizan CXCR4, X4 trópicos (E.A. Berger, et al., 1999. Annu. Rev. Immunol. 17: 657-700).On the other hand, Human Immunodeficiency Virus (HIV) is the etiologic agent of Acquired Immunodeficiency Syndrome (AIDS) (F. Barre-Sinoussi, et al ., 1983. Science 200: 868-871). Type 1 HIV (HIV-1) primarily infects CD4 + cells such as T lymphocytes, monocytes and dendritic cells, at the level of lymphoid organs and mucous membranes of viral entry regions (AS Fauci, 1988. Science 239: 617-622 ; S. Patterson, et al ., 1994. Res. Virol. 145: 171-176). HIV-1 infection requires a high affinity interaction between the virus envelope glycoproteins, gp120 / gp41, with the CD4 receptor (AG Dalgleish, et al ., 1984. Nature 312: 763-767; PJ Maddon, et al ., 1986. Cell 47: 333-348) and also requires association with chemokine receptors, mainly CCR5 (H. Choe, et al ., 1996. Cell 85: 1135-1148, H. Deng, et al. ., 1996. Nature 381: 661-666; T. Dragic, et al ., 1996. Nature 381: 667-673) and CXCR4 (Y. Feng, et al ., 1996. Science 272: 872-877), referred to as co-recipients Thus, it has been proposed that the sequential binding of the gp120 viral protein with CD4, and with one of the co-receptors, induces specific conformational changes in gp41, thus allowing viral fusion with the cellular plasma membrane and the formation of the fusion pore (H. Choe, et al ., 1996. Cell 85: 1135-1148). The co-receptor used by HIV-1 determines the tropism of the viral strain. Consequently, viruses that use the CCR5 receptor are called R5 tropics and those that use CXCR4, X4 tropics (EA Berger, et al ., 1999. Annu. Rev. Immunol. 17: 657-700).
Desde un punto de vista clínico, los virus
VIH-1 R5 infectan monocitos y macrófagos, y se
implican en la transmisión horizontal (M.T. Roos, et al.,
1992. J. Infect. Dis. 165: 427-432) y vertical (G.
Scarlatti, et al., 1993. Virology 197:
624-629) del virus, prevaleciendo en la fase
seropositiva asintomática de la enfermedad. En etapas avanzadas de
la enfermedad, los virus VIH-1 X4, que infectan
principalmente linfocitos T CD4 (E.A. Berger, et al., 1999.
Annu. Rev. Immunol. 17: 657-700), se convierten en
la cepa predominante, detectándose en un 50% de los enfermos
infectados por el VIH-1 (M. Tersmette, et
al., 1988. J. Virol. 62: 2026-2032; R.I.
Connor, et al., 1997. J. Exp. Med.
185:621-628). La fase de progresión de la enfermedad
se caracteriza, además, por un aumento de la carga viral (viremia)
y una disminución rápida y dramática de linfocitos T CD4+ (G.
Pantaleo and A.S. Fauci, 1996. Annu. Rev. Microbiol. 50:
825-854), que se relaciona con el colapso general
del sistema inmune, y se considera factor clave en la evolución
del SIDA (J.D.
Lifson, et al., 1986. Science 232:
1123-1127; H. Blaak, et al., 2000. Proc.
Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97: 1269-1274).From a clinical point of view, HIV-1 R5 viruses infect monocytes and macrophages, and are involved in horizontal (MT Roos, et al ., 1992. J. Infect. Dis. 165: 427-432) and vertical ( G. Scarlatti, et al ., 1993. Virology 197: 624-629) of the virus, prevailing in the asymptomatic seropositive phase of the disease. In advanced stages of the disease, HIV-1 X4 viruses, which primarily infect CD4 T lymphocytes (EA Berger, et al ., 1999. Annu. Rev. Immunol. 17: 657-700), become the predominant strain, being detected in 50% of patients infected with HIV-1 (M. Tersmette, et al ., 1988. J. Virol. 62: 2026-2032; RI Connor, et al ., 1997. J. Exp. Med. 185: 621-628). The disease progression phase is further characterized by an increase in viral load (viremia) and a rapid and dramatic decrease in CD4 + T cells (G. Pantaleo and AS Fauci, 1996. Annu. Rev. Microbiol. 50: 825-854), which is related to the general collapse of the immune system, and is considered a key factor in the evolution of AIDS (JD
Lifson, et al ., 1986. Science 232: 1123-1127; H. Blaak, et al ., 2000. Proc. Natl Acad. Sci. USA 97: 1269-1274).
El tejido linfoide, en el cual se localizan células inmunocompetentes activadas y permisivas para la infección por el VIH-1, representa unos de los principales reservorios del VIM-1 y un entorno favorable para la replicación viral. Durante los procesos de presentación del antígeno los contactos célula infectada-célula huésped se favorecen. Esto deriva en la fusión celular, generándose células gigantes multinucleadas (sincitios), y favoreciéndose la propagación viral. Las células infectadas fusionadas mueren por apoptosis, rápidamente después de su formación. Este proceso se relaciona con la degeneración del entorno linfoide, la depleción dramática de células T CD4+, y se asocia con la aparición de cepas VIH-1 X4 trópicas (A.S. Fauci, 1996. Nature 384: 529-539; A.B. Van't Wout, et al., 1998. J. Virol. 72: 5099-5107). La fusión y muerte de las células infectadas, conjuntamente con la lisis de células individuales, se consideran los efectos citopdticos agudos del VIH (D.D. Ho, et al., 1995. Nature 373: 123-126; X. Wei, et al., 1995. Nature 373: 117-122).Lymphoid tissue, in which activated and permissive immunocompetent cells for HIV-1 infection are located, represents one of the main reservoirs of VIM-1 and a favorable environment for viral replication. During the presentation processes of the antigen the infected cell-host cell contacts are favored. This results in cell fusion, generating multinucleated giant cells (syncytia), and favoring viral propagation. Fused infected cells die by apoptosis, quickly after their formation. This process is related to the degeneration of the lymphoid environment, the dramatic depletion of CD4 + T cells, and is associated with the appearance of tropic HIV-1 X4 strains (AS Fauci, 1996. Nature 384: 529-539; AB Van't Wout , et al ., 1998. J. Virol. 72: 5099-5107). Fusion and death of infected cells, together with lysis of individual cells, are considered the acute cytopathic effects of HIV (DD Ho, et al ., 1995. Nature 373: 123-126; X. Wei, et al ., 1995. Nature 373: 117-122).
El proceso de fusión e infección de células T CD4+ por el virus VIH-1 se establece por interacción cooperativa de la proteína viral gp120, asociada no covalentemente a la proteína viral de transmembrana gp41, con el receptor CD4 y el correceptor CXCR4 ó CCRS de la célula diana (R.W. Doms, 2000. Virology 276: 229-37; S.E. Kuhmann, et al., 2000. J. Virol. 74: 7005-15). Durante esta primera etapa de interacción virus-célula, el VIH induce la codistribución y/o asociación del receptor CD4 con el correceptor CXCR4 ó CCR5, en las zonas de contacto entre el virus y la célula diana. En consecuencia, el bloqueo de la codistribución de los receptores CD4 y CXCR4/CCR5 dificulta la formación del poro de fusión, inhibiendo las etapas de fusión y entrada viral (D.S Dimitrov, et al., 1999. Virology 259:1-6). Más concretamente, distintos estudios sugieren que cada trímero de Env del virus VIH-1 interactúa con múltiples moléculas de CD4, CXCR4 o CCR5 (H. Choe, et al., 1996. Cell 85: 1135-1148) y que son necesarios varios trímeros para la formación del poro de fusión (S.E. Kuhmann, et al., 2000. J. Virol. 74: 7005-7015). La fusión de las membranas celular y viral, regida en último término por la proteína gp41, implica necesariamente la reorganización del citoesqueleto de la célula diana, modificaciones de la morfología celular y la inducción de señales celulares.The process of fusion and infection of CD4 + T cells by the HIV-1 virus is established by cooperative interaction of the viral protein gp120, not covalently associated with the transmembrane viral protein gp41, with the CD4 receptor and the CXCR4 or CCRS correceptor of the target cell (RW Doms, 2000. Virology 276: 229-37; SE Kuhmann, et al ., 2000. J. Virol. 74: 7005-15). During this first stage of virus-cell interaction, HIV induces the co-distribution and / or association of the CD4 receptor with the CXCR4 or CCR5 correceptor, in the areas of contact between the virus and the target cell. Consequently, blocking the codistribution of the CD4 and CXCR4 / CCR5 receptors hinders the formation of the fusion pore, inhibiting the stages of fusion and viral entry (DS Dimitrov, et al ., 1999. Virology 259: 1-6). More specifically, different studies suggest that each Env trimer of the HIV-1 virus interacts with multiple molecules of CD4, CXCR4 or CCR5 (H. Choe, et al ., 1996. Cell 85: 1135-1148) and that several trimers are necessary for the formation of the fusion pore (SE Kuhmann, et al ., 2000. J. Virol. 74: 7005-7015). The fusion of the cellular and viral membranes, ultimately governed by the gp41 protein, necessarily involves the reorganization of the cytoskeleton of the target cell, modifications of the cell morphology and the induction of cellular signals.
Sin embargo, y aunque hay evidencias de la importancia del citoesqueleto para la infección viral, existen pocos datos sobre los procesos de reorganización del mismo que tienen lugar durante la infección por VIH-1. Por otro lado, los componentes celulares del citoesqueleto están implicados en los eventos tempranos durante la infección por distintos virus, regulando la entrada del virus y la liberación de su genoma así como promoviendo el movimiento de las cápsides virales y la integración del genoma viral. Así, los citoesqueletos de actina y tubulina deben estar intactos para una entrada eficaz del virus del herpes simple y del virus simio 40, respectivamente (H. Deng, et al., 1996. Nature 381: 661-666; T. Dragic, et al., 1996. Nature 381: 667-673). En el caso del virus VIH-1, se ha descrito que la infección y la fusión con la célula huésped pueden ser completamente inhibidas mediante la disrupción de la red de actina (Y. Feng, et al., 1996. Science 272: 872-877; E.A. Berger, et al., 1999. Annu. Rev. Immunol. 17: 657-700), probablemente mediante la interferencia de la co-localización de los receptores CD4 y CXCR4 (Y. Feng, et al., 1996. Science 272: 872-877). En esta línea, se ha descrito además que la actina y la tubulina del citoesqueleto están implicadas en la transmisión y secreción del virus VIH-1 (R. Pearce-Pratt, et al., 1994. J. Virol. 68: 2898-2905; C. Jolly, et al., 2004. J. Exp. Med. 199: 283-293).However, and although there is evidence of the importance of the cytoskeleton for viral infection, there is little data on its reorganization processes that take place during HIV-1 infection. On the other hand, the cellular components of the cytoskeleton are involved in the early events during infection by different viruses, regulating the entry of the virus and the release of its genome as well as promoting the movement of viral capsids and the integration of the viral genome. Thus, actin and tubulin cytoskeletons must be intact for effective entry of herpes simplex virus and simian virus 40, respectively (H. Deng, et al ., 1996. Nature 381: 661-666; T. Dragic, et al ., 1996. Nature 381: 667-673). In the case of the HIV-1 virus, it has been described that infection and fusion with the host cell can be completely inhibited by disruption of the actin network (Y. Feng, et al ., 1996. Science 272: 872- 877; EA Berger, et al ., 1999. Annu. Rev. Immunol. 17: 657-700), probably by interfering with the co-localization of the CD4 and CXCR4 receptors (Y. Feng, et al ., 1996. Science 272: 872-877). Along these lines, it has also been described that actin and cytoskeleton tubulin are involved in the transmission and secretion of the HIV-1 virus (R. Pearce-Pratt, et al ., 1994. J. Virol. 68: 2898-2905 ; C. Jolly, et al ., 2004. J. Exp. Med. 199: 283-293).
Por tanto, los eventos moleculares que tienen lugar durante la fusión celular y la formación del poro de fusión mediada por el virus VIH-1 son fenómenos claves en el proceso infectivo de dicho virus y del desarrollo de la enfermedad de inmunodeficiencia adquirida humana (SIDA). Sin embargo, existe un número de aspectos aun desconocidos del proceso de fusión que tiene lugar en un proceso infectivo entre un virus y su célula huésped, y más preferentemente del proceso infectivo del virus VIH-1, y del papel del citoesqueleto en este proceso. De igual forma, tampoco existe mucha información de cómo se puede producir la regulación del proceso infeccioso del virus VIH-1 mediante la interferencia en el estado dinámico de la membrana plasmática de la célula huésped, aunque se ha observado que la Env del virus VIH-1 induce la reorganización del citoesqueleto de actina vía Rac-1 (S.E. Pontow, et al., 2004. J. Virol. 78: 7138-7147).Therefore, the molecular events that take place during cell fusion and the fusion pore formation mediated by the HIV-1 virus are key phenomena in the infectious process of said virus and the development of human acquired immunodeficiency disease (AIDS) . However, there are a number of still unknown aspects of the fusion process that takes place in an infectious process between a virus and its host cell, and more preferably of the HIV-1 virus infectious process, and the role of the cytoskeleton in this process. Similarly, there is also not much information on how the regulation of the infectious process of the HIV-1 virus can occur through interference in the dynamic state of the host cell's plasma membrane, although it has been observed that the HIV virus Env- 1 induces the reorganization of the actin cytoskeleton via Rac-1 (SE Pontow, et al ., 2004. J. Virol. 78: 7138-7147).
Por otro lado, la unión del citoesqueleto a la membrana plasmática celular proporciona un mecanismo de soporte a dicha membrana que regula su rigidez, fortaleza y elasticidad (J. Dai and M.P. Sheetz, 1999. Biophys. J. 77: 3363-3370). La asociación entre la membrana celular y el citoesqueleto es compleja e incluye interacciones del citoesqueleto con proteínas y lípidos de la membrana. La \alpha-tubulina acetilada constituye la forma hidrofóbica de la tubulina que se asocia predominantemente a la membrana (M. Nunez-Fernandez, et al., 1997. Mol. Cell Biochem. 170: 91-98) por su directa interacción con la proteína ubicua de la superficie celular Na+, K+-ATPasa (C.H. Casale, et al., 2003. FEBS Lett. 534: 115-118).On the other hand, the binding of the cytoskeleton to the cellular plasma membrane provides a support mechanism for said membrane that regulates its rigidity, strength and elasticity (J. Dai and MP Sheetz, 1999. Biophys. J. 77: 3363-3370). The association between the cell membrane and the cytoskeleton is complex and includes cytoskeleton interactions with membrane proteins and lipids. Acetylated α-tubulin constitutes the hydrophobic form of tubulin that is predominantly associated with the membrane (M. Nunez-Fernandez, et al ., 1997. Mol. Cell Biochem. 170: 91-98) by its direct interaction with the ubiquitous cell surface protein Na +, K + -ATPase (CH Casale, et al ., 2003. FEBS Lett. 534: 115-118).
Resultados experimentales indican que la acetilación de microtúbulos cortos corticales, de la \alpha-tubulina, está directamente involucrada en el control de la dinámica de la membrana plasmática, y de la migración celular (C. Gubert, et al., 2002. Nature 417: 455-458), así como en la estabilización de las diferentes estructuras intracelulares (B.J. Jasmin, et al., 1990. Nature 344: 673-675). Además, La proteína \alpha-tubulina acetilada está implicada en la estabilidad y funcionalidad de los microtúbulos (G. Piperno, et al., 1987. J. Cell Biol. 104: 289-302). Los microtúbulos estables regulan el plegamiento de la membrana plasmática dependiente de actina y la movilidad celular mediante la activación de Rac-1 (C.M. Waterman-Storer, et al., 1999. Curr. Opin. Cell Biol. 11: 61-67) ó Rho (G. Piperno, et al., 1987. J. Cell Biol. 104: 289-302).Experimental results indicate that acetylation of short cortical microtubules, of α-tubulin, is directly involved in the control of plasma membrane dynamics, and cell migration (C. Gubert, et al ., 2002. Nature 417 : 455-458), as well as in the stabilization of the different intracellular structures (BJ Jasmin, et al ., 1990. Nature 344: 673-675). In addition, acetylated α-tubulin protein is involved in the stability and functionality of microtubules (G. Piperno, et al ., 1987. J. Cell Biol. 104: 289-302). Stable microtubules regulate actin-dependent plasma membrane folding and cell mobility by activating Rac-1 (CM Waterman-Storer, et al ., 1999. Curr. Opin. Cell Biol. 11: 61-67) or Rho (G. Piperno, et al ., 1987. J. Cell Biol. 104: 289-302).
La acetilación de la proteína \alpha-tubulina se encuentra bajo el control de la enzima histona desacetilasa 6 (HDAC6) (C. Hubbert, et al., 2002. Nature 417: 455-458; A. Matsuyama, et al., 2002. EMBO J. 21: 6820-6831), perteneciente a la clase II de la familia de proteínas HDACs, la cual se localiza principalmente en el citoplasma de las células eucariotas, y es inhibida por tricostatina (TSA) (C. Hubbert, et al., 2002. Nature 417: 455-458; A. Matsuyama, et al., 2002. EMBO J. 21: 6820-6831) y tubacina (S.J Haggarty, et al., 2003. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100: 4389-4394).Acetylation of the α-tubulin protein is under the control of the enzyme histone deacetylase 6 (HDAC6) (C. Hubbert, et al ., 2002. Nature 417: 455-458; A. Matsuyama, et al ., 2002 EMBO J. 21: 6820-6831), belonging to class II of the HDACs family of proteins, which is mainly located in the cytoplasm of eukaryotic cells, and is inhibited by trichostatin (TSA) (C. Hubbert, et al ., 2002. Nature 417: 455-458; A. Matsuyama, et al ., 2002. EMBO J. 21: 6820-6831) and tubacina (SJ Haggarty, et al ., 2003. Proc. Natl. Acad. Sci USA 100: 4389-4394).
Recientemente, se ha descrito que la enzima HDAC6, a través de su actividad tubulina desacetilasa, controla la organización en la membrana celular de los receptores de superficie CD3 y LFA-1, la translocación del centro organizador de microtúbulos (MTOC) y la activación de los linfocitos T (J.M. Serrador, et al., 2004. Immunity 20: 417-28).Recently, it has been described that the HDAC6 enzyme, through its tubulin deacetylase activity, controls the organization in the cell membrane of CD3 and LFA-1 surface receptors, the translocation of the microtubule organizing center (MTOC) and the activation of T lymphocytes (JM Serrador, et al ., 2004. Immunity 20: 417-28).
Sin embargo, el papel de la proteína tubulina del citoesqueleto cortical de la célula huésped sobre la capacidad de fusión viral y la formación del poro de fusión es desconocido. Mas aún, no hay datos disponibles sobre la posible implicación de las formas acetiladas de \alpha-tubulina en la infección y fusión del virus VIH-1.However, the role of the tubulin protein of the cortical cytoskeleton of the host cell on the capacity of viral fusion and fusion pore formation is unknown. Moreover, there is no data available on the possible implication of the acetylated forms of α-tubulin in the HIV-1 virus infection and fusion.
La presente invención se basa en el hecho de que el equilibrio de la acetilación/desacetilación de los microtúbulos es clave para modular la entrada de virus fusogénicos en las células eucariotas, preferentemente la entrada del virus VIH-1 en las células T, y que está regulado por la proteína HDAC6, lo que permite definir nuevas aproximaciones terapéuticas para la profilaxis y tratamiento de enfermedades provocadas por virus fusogénicos, preferentemente provocada por el virus de inmunodeficiencia humana adquirida (VIH-1). Estas aproximaciones terapéuticas se basan en el uso de compuestos activadores de la actividad de dicha proteína HDAC6 y de las composiciones farmacéuticas que los contienen.The present invention is based on the fact that the balance of acetylation / deacetylation of microtubules It is key to modulate the entry of spherogenic viruses in the eukaryotic cells, preferably virus entry HIV-1 in T cells, and that is regulated by the HDAC6 protein, which allows defining new approaches Therapeutics for disease prophylaxis and treatment caused by fusogenic viruses, preferably caused by acquired human immunodeficiency virus (HIV-1). These therapeutic approaches are based in the use of activating compounds of said activity HDAC6 protein and pharmaceutical compositions that they contain.
Así, un objeto de la presente invención lo constituye el uso de un compuesto o agente regulador, preferentemente un activador, inductor o agonista de la actividad tubulina desacetilasa de la proteína HDAC6 en la elaboración de medicamentos o composiciones farmacéuticas para la profilaxis y tratamiento de enfermedades, desórdenes o patologías de mamíferos, ya sean humanos u otros animales, provocadas por por la entrada e infección de células eucariotas por un virus fusogénico.Thus, an object of the present invention is constitutes the use of a compound or regulatory agent, preferably an activator, inducer or agonist of the activity HDAC6 protein tubulin deacetylase in the preparation of pharmaceuticals or pharmaceutical compositions for prophylaxis and treatment of diseases, disorders or pathologies of mammals, whether human or other animals, caused by the entrance and Eukaryotic cell infection by a spherogenic virus.
Otro objeto de la presente invención lo constituye una composición farmacéutica o un medicamento para el tratamiento de enfermedades, desórdenes o patologías que cursan con la entrada e infección de un virus fusogénico en una célula eucariota, preferentemente en células humanas, y más preferentemente en linfocitos T que comprende un compuesto ó agente activador de la proteína HDAC6, en cantidad terapéuticamente efectiva junto con, opcionalmente, uno o más adyuvantes y/o vehículos farmacéuticamente aceptables y que es capaz de inhibir la entrada de dicho virus en la célula eucariota. Otro objeto de la presente invención lo constituye el uso de la composición farmacéutica de la presente invención en un método de tratamiento de un mamífero, preferentemente un ser humano, afectado por una enfermedad, desorden o patología provocada por la infección de un virus fusogénico consistente en la administración de dicha composición terapéutica en dosis adecuada que modifica el estado de acetilación de la tubulina y que actúa inhibiendo la entrada del virus en el interior de la célula.Another object of the present invention is constitutes a pharmaceutical composition or a medicine for the treatment of diseases, disorders or pathologies that occur with the entry and infection of a spherogenic virus in a cell eukaryotic, preferably in human cells, and more preferably in T lymphocytes comprising a compound or agent activator of the HDAC6 protein, in therapeutically quantity effective together with, optionally, one or more adjuvants and / or pharmaceutically acceptable vehicles and that is able to inhibit the entry of said virus into the eukaryotic cell. Another object of the present invention constitutes the use of the composition Pharmaceutical of the present invention in a treatment method of a mammal, preferably a human being, affected by a disease, disorder or pathology caused by the infection of a Fusonogenic virus consisting of the administration of said therapeutic composition in appropriate dose that modifies the state of tubulin acetylation and acting by inhibiting the entry of virus inside the cell.
La invención se enfrenta con el problema de proporcionar nuevas herramientas eficaces para la identificación de nuevos compuestos farmacéuticos y nuevas terapias para la profilaxis y el tratamiento de infecciones virales, preferentemente de virus fusogénicos, y más preferentemente del virus VIH-1.The invention faces the problem of provide new effective tools for identifying new pharmaceutical compounds and new therapies for prophylaxis and treatment of viral infections, preferably of spherogenic viruses, and more preferably of the virus HIV-1
La solución proporcionada por esta invención se basa en que los resultados descritos demuestran que la acetilación/desacetilación de la proteína \alpha-tubulina representa un regulador clave de la susceptibilidad de las células eucariotas huésped para fusionarse -formación del poro de fusión- y ser infectadas por un virus fusogénico, sin afectar a la expresión y distribución en la superficie celular de los receptores implicados en la fase de reconocimiento específico del proceso infectivo de la célula huésped, en concreto, la infección del linfocito T por el virus VIH-1 a tráves de receptores CD4, CCR5 y CXCR4. Este hecho indica que dicha vía de regulación de los mecanismos generales de fusión de membrana inherentes al mecanismo de fusión de toda una serie de virus con envoltura, a través de la enzima HDAC6, es clave para permitir la infección de células eucariotas por estos virus fusogénicos.The solution provided by this invention is based on the fact that the results described show that the acetylation / deacetylation of protein α-tubulin represents a key regulator of susceptibility of eukaryotic host cells to merge - fusion pore formation - and be infected by a fusogenic virus, without affecting expression and distribution in the cell surface of the receptors involved in the phase of specific recognition of the infective process of the cell host, specifically, infection of the T lymphocyte by the virus HIV-1 through CD4, CCR5 and CXCR4 receptors. This fact indicates that said route of regulation of the mechanisms general membrane fusion inherent to the fusion mechanism of a whole series of enveloped viruses, through the enzyme HDAC6, is key to allow infection of eukaryotic cells for these fusogenic viruses.
En la presente invención, la estabilización de la acetilación de la proteína \alpha-tubulina se obtuvo mediante el silenciamiento de la expresión de la enzima HDAC6 utilizando RNAs de interferencia (siRNA) o mediante su inhibición química (TSA). Hay que resaltar que aunque el compuesto TSA puede inhibir otras HDCAs nucleares, otros inhibidores químicos de amplio espectro como el butirato sódico (NaBut) o trapoxina B no afectan a la actividad tubulina desacetilasa HDAC6 (C. Gubert, 2002. Nature 417:455-458). Así, la cuantificación de la proteína \alpha-tubulina acetilada en presencia de TSA en comparación con NaBut, permite monitorizar el efecto de la inhibición específica de la actividad tubulina desacetilasa de la enzima HDAC6. Cabe destacar que la estabilización de la \alpha-tubulina acetilada mediante la inhibición del enzima HDAC6 se asoció fuertemente con una mayor capacidad de las células a fusionarse y a ser infectadas por el virus VIH-1.In the present invention, the stabilization of acetylation of the α-tubulin protein is obtained by silencing enzyme expression HDAC6 using interference RNAs (siRNA) or through its chemical inhibition (TSA). It should be noted that although the compound TSA can inhibit other nuclear HDCAs, other chemical inhibitors broad spectrum such as sodium butyrate (NaBut) or trapoxin B not affect tubulin deacetylase HDAC6 activity (C. Gubert, 2002. Nature 417: 455-458). Thus, the quantification of the acetylated α-tubulin protein in presence of TSA compared to NaBut, allows monitoring the effect of specific inhibition of tubulin activity HDAC6 enzyme deacetylase. It should be noted that the stabilization of acetylated α-tubulin by inhibiting the HDAC6 enzyme it was strongly associated with increased ability of cells to fuse and be infected for the HIV-1 virus.
Por el contrario, las células diana que sobre-expresan la forma activa "wild-type" (wt) de la enzima HDAC6, acopladas o no a la proteína verde GFP, presentaron unos niveles reducidos de \alpha-tubulina acetilada al igual que una menor susceptibilidad para fusionarse y para ser infectadas con el virus VIH-1, sugiriendo que la acetilación de \alpha-tubulina puede regular la deformabilidad de la membrana celular. Sin embargo, la sobre-expresión de la forma activa (wt) de HDAC6 no alteró la expresión de CD4 ni de CXCR4, ni tampoco su distribución en los pseudópodos inducidos por VIH-1. Además, la redistribución de la enzima HDAC6 en la región de agrupamiento CXCR4/CD4 disminuye la cantidad de \alpha-tubulina acetilada en las áreas de contacto célula/virus VIH-1, tal como se ha observado en el presente trabajo, pudiendo estar asociado con una menor deformabilidad de la membrana por el virus VIH-1. Por lo tanto, se propone que la conexión entre la membrana plasmática y la proteína \alpha-tubulina acetilada se encuentra influenciada por la actividad de la enzima HDAC6, regulando la dinámica y elasticidad de la membrana plasmática, y, por tanto, influye fuertemente en la capacidad de fusión de las proteínas virales con sus células huésped, y en concreto de las proteínas Env gp41/gp120 del virus HIV-1 con el linfocito T.On the contrary, the target cells that overexpress the active form "wild-type" (wt) of the enzyme HDAC6, coupled or not to the green GFP protein, they had reduced levels of acetylated α-tubulin as well as a minor susceptibility to merge and to be infected with the virus HIV-1, suggesting that acetylation of α-tubulin can regulate deformability of the cell membrane. However, the overexpression of the active form (wt) of HDAC6 not altered the expression of CD4 or CXCR4, nor its distribution in HIV-1 induced pseudopods. Besides, the redistribution of the HDAC6 enzyme in the clustering region CXCR4 / CD4 decreases the amount of α-tubulin acetylated in the cell / virus contact areas HIV-1, as noted herein work, being able to be associated with a lower deformability of the membrane by the HIV-1 virus. Therefore, it proposes that the connection between the plasma membrane and the protein acetylated α-tubulin is found influenced by the activity of the HDAC6 enzyme, regulating the dynamics and elasticity of the plasma membrane, and therefore strongly influences the fusion capacity of proteins viral with their host cells, and specifically Env proteins gp41 / gp120 of HIV-1 virus with T lymphocyte.
Como la enzima HDAC6 es reclutada en las áreas de contacto célula/virus, la sobre-expresión de esta enzima puede representar un mecanismo celular de protección frente a la infección del virus VIH-1, al alterar la acumulación de la proteína \alpha-tubulina acetilada en las áreas de contacto célula/VIH-1. Es por tanto plausible que el efecto negativo de la enzima HDAC6 en la fusión e infección del virus VIH-1 fuera más relevante cuanto mayor cantidad de proteína HDAC6 es expresada en las células huésped, la cual podría actuar fácilmente en las formas acetiladas de \alpha-tubulina que se concentran en las áreas de contacto célula/VIH-1. A este respecto, las zonas ricas("hot spots") generadas por la acción del VIH-1, donde se asocian CD4 y el co-receptor, no contenían \alpha-tubulina acetilada en las células que sobre-expresan la enzima activa HDAC6.How the HDAC6 enzyme is recruited in the areas contact cell / virus, overexpression of this enzyme can represent a cellular protection mechanism against HIV-1 virus infection, by altering the α-tubulin protein accumulation acetylated in the cell / HIV-1 contact areas. Is therefore plausible that the negative effect of the enzyme HDAC6 on the HIV-1 virus fusion and infection out more relevant the greater the amount of HDAC6 protein is expressed in host cells, which could easily act in the ways α-tubulin acetylates that concentrate on the cell / HIV-1 contact areas. To this respect, rich areas ("hot spots") generated by the action of HIV-1, where CD4 and the co-receptor, did not contain acetylated α-tubulin in the cells that overexpress the active enzyme HDAC6.
Teniendo en cuenta todas estas evidencias experimentales, puede postularse que la inhibición de la enzima HDAC6 representa un mecanismo putativo para la regulación positiva de la capacidad de fusión de las proteínas gp41/gp120, la cual podría ser dependiente de la capacidad de la membrana celular del huésped a ser deformable, y directamente relacionada con el estado del citoesqueleto cortical de tubulina. En este modelo, la tubulina está implicada en la infección por VIH-1 en las etapas iniciales de la infección, cuando la proteína \alpha-tubulina acetilada confiere a la membrana celular el estado dinámico necesario para la fusión entre la membrana celular-virus.Taking into account all these evidences experimental, it can be postulated that enzyme inhibition HDAC6 represents a putative mechanism for positive regulation of the fusion capacity of gp41 / gp120 proteins, which could be dependent on the cell membrane capacity of the host to be deformable, and directly related to the state of the cortical cytoskeleton of tubulin. In this model, the Tubulin is involved in HIV-1 infection in the initial stages of infection, when the protein acetylated α-tubulin confers to the membrane cellular the dynamic state necessary for the fusion between the cell membrane-virus.
En resumen, la presente invención se basa en el hecho de que el equilibrio de la acetilación/desacetilación de los microtúbulos es clave para modular la entrada de virus fusogénicos en las células eucariotas, preferentemente la entrada del virus VIH en las células T, y que está regulado por la proteína HDAC6, lo que permite definir nuevas aproximaciones terapéuticas para la profilaxis y tratamiento de enfermedades provocadas por virus fusogénicos, preferentemente provocada por el virus de inmunodeficiencia humana adquirida (VIH-1). Estas aproximaciones terapéuticas se basan en el uso de compuestos activadores de la actividad de dicha proteína HDAC6 y de las composiciones farmacéuticas que los contienen.In summary, the present invention is based on the fact that the balance of acetylation / deacetylation of microtubules is key to modulate the entry of spherogenic viruses in eukaryotic cells, preferably the entry of the HIV virus in T cells, and that is regulated by the HDAC6 protein, which allows to define new therapeutic approaches for prophylaxis and treatment of diseases caused by viruses fusogenic, preferably caused by the virus Acquired human immunodeficiency (HIV-1). These therapeutic approaches are based on the use of compounds activators of the activity of said HDAC6 protein and of the pharmaceutical compositions that contain them.
Los compuestos activadores o agonistas de HDAC6 podrían impedir la fusión y entrada de virus fusogénicos en células eucariotas, preferentemente la fusión y entrada del virus VIH-1 en los linfocitos T. En este sentido, además, la tecnología de transferencia génica podría, mediante vectores adecuados, ser de utilidad en un procedimiento de tratamiento de terapia génica para expresar, preferentemente de forma tejido-específica, el enzima HDAC6 en los linfocitos T de pacientes que sufren este tipo de enfermedades.HDAC6 activator or agonist compounds could prevent the fusion and entry of spherogenic viruses in eukaryotic cells, preferably fusion and virus entry HIV-1 in T lymphocytes. In this sense, in addition, gene transfer technology could, through vectors suitable, be useful in a treatment procedure of gene therapy to express, preferably in a way tissue-specific enzyme HDAC6 in the T lymphocytes of patients suffering from this type of disease.
Así, un objeto de la presente invención lo constituye el uso de un compuesto o agente regulador, preferentemente un activador, inductor o agonista de la actividad tubulina desacetilasa de la proteína HDAC6, en adelante uso de un compuesto de la presente invención, en la elaboración de medicamentos o composiciones farmacéuticas para la profilaxis y tratamiento de enfermedades, desórdenes o patologías de mamíferos, ya sean humanos u otros animales, provocadas por por la entrada e infección de células eucariotas por un virus fusogénico.Thus, an object of the present invention is constitutes the use of a compound or regulatory agent, preferably an activator, inducer or agonist of the activity tubulin deacetylase of the HDAC6 protein, hereinafter use of a compound of the present invention, in the preparation of pharmaceuticals or pharmaceutical compositions for prophylaxis and treatment of diseases, disorders or pathologies of mammals, whether human or other animals, caused by the entrance and Eukaryotic cell infection by a spherogenic virus.
Tal como se utiliza en la presente invención el término "compuesto/agente activador o agonista" se refiere a una molécula que cuando se une o interactúa con la proteína HDAC6, o con fragmentos funcionales de la misma, incrementa la intensidad o prolonga la duración de la actividad biológica de dicha proteína. En esta definición se incluye además aquellos compuestos o moléculas que permiten incrementar la expresión del gen codificante de la proteína HDAC6, ya sea la forma endógena existente de forma natural en una célula o una forma exógena que se introduce artificialmente en dicha célula. Un agente activador puede estar constituido por un péptido, una proteína, un ácido nucleico, carbohidratos, un anticuerpo, un compuesto químico, o cualquier otro tipo de molécula que incremente el efecto y/o la duración de la actividad de la proteína HDAC6.As used in the present invention the term "compound / activating agent or agonist" refers to a molecule that when bound or interacts with the HDAC6 protein, or with functional fragments thereof, increases the intensity or prolongs the duration of the biological activity of said protein. This definition also includes those compounds or molecules that allow to increase the expression of the gene coding for the HDAC6 protein, either the naturally occurring endogenous form in a cell or an exogenous form that is artificially introduced in said cell. An activating agent may be constituted by a peptide, a protein, a nucleic acid, carbohydrates, a antibody, a chemical compound, or any other type of molecule that increases the effect and / or duration of the activity of the HDAC6 protein.
Tal y como se utiliza en la presente invención el término "virus fusogénico" se refiere a un virus que infecta células eucariotas, preferentemente de mamíferos humanos y no humanos, mediante la fusión de la membrana plasmática o endosomal de dicha célula huésped y la envoltura viral perteneciente, a título ilustrativo y sin que limite el alcance de la presente invención, al siguiente grupo: el virus de la gripe (Revisión en, T. Stegmann and A. Helenius. Influenza virus fusion: fusion models toward a mechanism, in: J. Bentz (Ed.), Viral Fusion Mechanisms, CRC Press, Boca Raton, FL, 1993, pp: 89-111), el virus Semliki Forest (R. bron, et al., 1993. EMBO J. 12: 693-701), el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), el virus de la inmunodeficiencia simia (SIV) (M.O. McClure, et al., 1988. EMBO J. 7: 513-518), el virus Sendai (D. Hoekstra, et al., 1985. Biochemistry 24: 4739-4745), el virus del Sarcoma de Rous (Revisión en, S.G. Peisajovich and Y. Shai. 2003. BBA 1614: 122-129), el virus de la Estomatitis Vesicular (Revisión en, S.G. Peisajovich and Y. Shai. 2003. BBA 1614: 122-129), el virus Ébola (Revisión en, S.G. Peisajovich and Y. Shai. 2003. BBA 1614: 122-129), el virus Measles, virus del Dengue, el virus de la fiebre amarilla y de la encefalitis (Revisión en, T.H. Sollner. 2004. Current Opinión in Cell Biology 16: 429-435; Revisión en, A.E. Smith and A. Helenius 2004. Science 304: 237-242).As used herein, the term "fusogenic virus" refers to a virus that infects eukaryotic cells, preferably from human and non-human mammals, by fusing the plasma or endosomal membrane of said host cell and the viral envelope. belonging, by way of illustration and without limiting the scope of the present invention, to the following group: the influenza virus (Review in, T. Stegmann and A. Helenius. Influenza virus fusion: fusion models toward a mechanism, in: J Bentz (Ed.), Viral Fusion Mechanisms, CRC Press, Boca Raton, FL, 1993, pp: 89-111), Semliki Forest virus (R. bron, et al ., 1993. EMBO J. 12: 693- 701), human immunodeficiency virus (HIV), simian immunodeficiency virus (SIV) (MO McClure, et al ., 1988. EMBO J. 7: 513-518), Sendai virus (D. Hoekstra, et al ., 1985. Biochemistry 24: 4739-4745), Rous Sarcoma virus (Review in, SG Peisajovich and Y. Shai. 2003. BBA 1614: 122-129 ), Vesicular Stomatitis virus (Review in, SG Peisajovich and Y. Shai. 2003. BBA 1614: 122-129), Ebola virus (Review in, SG Peisajovich and Y. Shai. 2003. BBA 1614: 122-129), Measles virus, Dengue virus, yellow fever virus and encephalitis (Review in, TH Sollner. 2004. Current Opinion in Cell Biology 16: 429-435; Review in, AE Smith and A. Helenius 2004. Science 304: 237-242).
Un objeto particular de la presente invención lo constituye el uso de un compuesto de la invención en el que la composición farmacéutica se utiliza para la profilaxis y el tratamiento de la enfermedad de inmunodeficiencia humana adquirida provocada por el virus VIH-1.A particular object of the present invention is constitutes the use of a compound of the invention in which the Pharmaceutical composition is used for prophylaxis and treatment of acquired human immunodeficiency disease caused by the HIV-1 virus.
Tal y como se utiliza en la presente invención el término "virus VIH-1" se refiere a cualquiera de las cepas existentes del virus VIH-1 y VIH-2.As used in the present invention The term "HIV-1 virus" refers to any of the existing strains of HIV-1 virus and HIV-2.
En este sentido, en el estado de la técnica existen descritos compuestos agonistas de la actividad de las proteínas HDACs, que pueden ser utilizados en el ámbito de la presente invención como agonistas de la proteína HADC6, y que se indican a continuación a título ilustrativo sin que eso signifique una limitación al alcance de la presente invención: xantinas (patente US 20030134865).In this sense, in the state of the art there are described agonist compounds of the activity of the HDAC proteins, which can be used in the field of present invention as agonists of the HADC6 protein, and that indicated below for illustrative purposes without that meaning a limitation on the scope of the present invention: xanthines (US Patent 20030134865).
Así, otro objeto particular de la presente invención lo constituye el uso de un compuesto de la presente invención en el que el compuesto agonista está constituido por una xantina o sus derivados.Thus, another particular object of the present invention constitutes the use of a compound of the present invention in which the agonist compound is constituted by a Xanthine or its derivatives.
Otro objeto particular de la presente invención lo constituye el uso de un compuesto de la presente invención en el que el compuesto está constituido por una construcción genética, en adelante construcción génica HDAC6 de la presente invención, que permite la expresión de una proteína o péptido con actividad tubulina desacetilasa que mimetiza la actividad tubulina desacetilasa de la proteína HDAC6 humana en el interior de células de mamífero, preferentemente humanas, y más preferentemente en linfocitos T, de forma similar a las construcciones genéticas elaboradas en la presente invención (ver Ejemplo 3) y que comprende una o varias secuencias de nucleótidos HDAC6 pertenecientes al siguiente grupo:Another particular object of the present invention it is constituted by the use of a compound of the present invention in which the compound is constituted by a genetic construction, hereinafter HDAC6 gene construct of the present invention, which allows the expression of a protein or peptide with activity tubulin deacetylase that mimics tubulin activity human HDAC6 protein deacetylase inside cells mammalian, preferably human, and more preferably in T lymphocytes, similar to genetic constructs elaborated in the present invention (see Example 3) and comprising one or more HDAC6 nucleotide sequences belonging to the following group:
- a)to)
- una secuencia de nucleótidos constituida por la secuencia de nucleótidos codificante de la proteína tubulina desacetilasa humana HDAC6,a nucleotide sequence consisting of the nucleotide sequence human tubulin deacetylase protein coding HDAC6,
- b)b)
- una secuencia de nucleótidos análoga a la secuencia de a),a nucleotide sequence analogous to the sequence of a),
- c)C)
- un fragmento de una cualquiera de las secuencias de a) y b), ya fragment of any one of the sequences of a) and b), Y
- d)d)
- una secuencia de nucleótidos que comprende una secuencia cualquiera perteneciente de a), b) y c).a nucleotide sequence comprising any sequence belonging to a), b) and c).
En el sentido utilizado en esta descripción, el término "análoga" pretende incluir cualquier secuencia de nucleótidos que pueda ser aislada o construida en base a la secuencia de mostrada en la presente memoria (SEQ ID NO1), por ejemplo, mediante la introducción de sustituciones de nucleótidos conservativas o no conservativas, incluyendo la inserción de uno o más nucleótidos, la adición de uno o más nucleótidos en cualquiera de los extremos de la molécula o la deleción de uno o más nucleótidos en cualquier extremo o en el interior de la secuencia, y que permita la codificación de un péptido o proteína capaz de mimetizar la acción tubulina desacetilasa de la HDAC6 humana.In the sense used in this description, the term "analogous" is intended to include any sequence of nucleotides that can be isolated or constructed based on the sequence shown herein (SEQ ID NO1), by example, by introducing nucleotide substitutions conservative or non-conservative, including the insertion of one or more nucleotides, the addition of one or more nucleotides in any of the ends of the molecule or the deletion of one or more nucleotides at any end or inside the sequence, and that allows the coding of a peptide or protein capable of mimic the tubulin deacetylase action of human HDAC6.
La secuencia de nucleótidos, longitud completa, codificante de la proteína tubulina desacetilasa humana HDAC6 que se utiliza en la presente invención (SEQ ID NO1) está identificada por el número de acceso AF132609 en el NCBI.The nucleotide sequence, full length, coding for the HDAC6 human tubulin deacetylase protein that used in the present invention (SEQ ID NO1) is identified by access number AF132609 in the NCBI.
En general, una secuencia de nucleótidos análoga es sustancialmente homóloga a la secuencia de nucleótidos comentada anteriormente. En el sentido utilizado en esta descripción, la expresión "sustancialmente homóloga" significa que las secuencias de nucleótidos en cuestión tienen un grado de identidad de, al menos, un 30%, preferentemente de, al menos, un 85%, o más preferentemente de, al menos, un 95%. Hay que indicar que la secuencia de nucleótidos de la HDAC6 humana (SEQ ID NO1) presenta una homología variable con respecto a otras formas existentes en otras especies.In general, an analogous nucleotide sequence is substantially homologous to the nucleotide sequence commented above. In the sense used in this description, the expression "substantially homologous" means that the nucleotide sequences in question have a degree of identity of at least 30%, preferably of at least one 85%, or more preferably, at least 95%. We must indicate that the nucleotide sequence of human HDAC6 (SEQ ID NO1) presents a variable homology with respect to other forms existing in other species.
Otra realización particular de la presente invención lo constituye el uso del compuesto de la presente invención en el que la secuencia de nucleótidos de a) de la construcción génica HDAC6 es la secuencia de nucleótidos HDAC6 caracterizada por la SEQ ID NO1 codificante de la proteína tubulina desacetilasa humana HDAC6 (SEQ ID NO2). Una realización particular de la presente invención lo constituye el uso del compuesto de la presente invención en el que la construcción génica HDAC6 comprende la secuencia de nucleótidos HDAC6 caracterizada porque es un fragmento de b) constituido por una secuencia de nucleótidos codificante al menos de la secuencia de aminoácidos comprendida entre los dos residuos de histina 216 y 611 de la HDAC6 humana (SEQ ID NO2), claves para su actividad funcional. Hay que indicar que la mutación en estas dos histinas produce una proteína HDAC6 inactiva (ver Ejemplo 3; Serrador JM et al., 2004. HDAC6 deacetylase activity links the tubulin cytoskeleton with immune synapse organization. Immunity 20: 417-428) por lo que este dominio puede ser necesario para que un fragmento de HDAC6 sea funcionalmente activo.Another particular embodiment of the present invention is the use of the compound of the present invention in which the nucleotide sequence of a) of the HDAC6 gene construct is the HDAC6 nucleotide sequence characterized by SEQ ID NO1 encoding the tubulin deacetylase protein human HDAC6 (SEQ ID NO2). A particular embodiment of the present invention is the use of the compound of the present invention in which the HDAC6 gene construct comprises the HDAC6 nucleotide sequence characterized in that it is a fragment of b) constituted by a nucleotide sequence encoding at least the sequence of amino acids comprised between the two histine residues 216 and 611 of human HDAC6 (SEQ ID NO2), key to its functional activity. It should be noted that the mutation in these two histines produces an inactive HDAC6 protein (see Example 3; Serrador JM et al ., 2004. HDAC6 deacetylase activity links the tubulin cytoskeleton with immune synapse organization. Immunity 20: 417-428) so This domain may be necessary for a fragment of HDAC6 to be functionally active.
La construcción génica HDAC6 de la invención también puede comprender, en caso necesario y para permitir un mejor aislamiento, detección o secreción al citoplasma del péptido expresado, a una secuencia de nucléotidos que codifica para un péptido susceptible de ser utilizado con fines de aislamiento, detección o secreción de dicho péptido. Por tanto, otro objeto particular de la presente invención lo constituye el uso de un compuesto de la presente en el que el compuesto agonista es una construcción genética HDAC6 descrita anteriormente que comprende, además de la secuencia de nucleótidos HDAC6, cualquier otra secuencia de nucleótidos codificante de un péptido o secuencia peptídica que permita el aislamiento, la detección o la secreción al citoplasma celular del péptido expresado, por ejemplo, a título ilustrativo y sin que limite el alcance de la invención, una secuencia de polihistidina (6xHis), una secuencia peptídica reconocible por un anticuerpo monoclonal (por ejemplo, para su identificación, o cualquier otra que sirva para purificar la proteína de fusión resultante por cromatografía de inmunoafinidad: péptidos etiqueta tales como c-myc, HA, E-tag) (Using antibodies: a laboratory manual. Ed. Harlow and David Lane (1999). Cold Spring Harbor Laboratory Press. New York. Capítulo: Tagging proteins. Pp. 347-377).The HDAC6 gene construct of the invention you can also understand, if necessary and to allow a better isolation, detection or secretion to the cytoplasm of the peptide expressed, to a nucleotide sequence that codes for a peptide capable of being used for isolation purposes, detection or secretion of said peptide. Therefore, another object Particular of the present invention is the use of a compound of the present in which the agonist compound is a HDAC6 genetic construct described above comprising, in addition to the nucleotide sequence HDAC6, any other nucleotide sequence encoding a peptide or sequence peptide that allows isolation, detection or secretion to the cellular cytoplasm of the peptide expressed, for example, by way of illustrative and without limiting the scope of the invention, a polyhistidine sequence (6xHis), a peptide sequence recognizable by a monoclonal antibody (for example, for its identification, or any other that serves to purify the fusion protein resulting by immunoaffinity chromatography: tag peptides such as c-myc, HA, E-tag) (Using antibodies: a laboratory manual. Ed. Harlow and David Lane (1999). Cold Spring Harbor Laboratory Press. New York Chapter: Tagging proteins. Pp. 347-377).
La secuencia de nucleótidos HDAC6 y la construcción genética HDAC6 descritas previamente pueden obtenerse por un experto en el sector de la técnica mediante el empleo de técnicas ampliamente conocidas en el estado de la técnica (Sambrook et al. ``Molecular cloning, a Laboratory Manual 2^{nd} ed., Cold Sping Harbor Laoratory Press, N.Y., 1989 vol 1-3). Dichas secuencias de nucleótidos pueden estar integradas en un vector de expresión génica que permite la regulación de la expresión de la misma en condiciones adecuadas.The HDAC6 nucleotide sequence and the HDAC6 genetic construct described previously can be obtained by one skilled in the art by employing techniques widely known in the state of the art (Sambrook et al . `` Molecular cloning, a Laboratory Manual 2 nd ed., Cold Sping Harbor Laoratory Press, NY, 1989 vol 1-3). Said nucleotide sequences may be integrated into a gene expression vector that allows regulation of the expression thereof under appropriate conditions.
Por tanto, otro objeto particular de la presente invención lo constituye el uso de un compuesto de la presente invención en que el compuesto está constituido por un vector de expresión génica, en adelante vector de expresión HDAC6, que comprende una secuencia de nucleótidos HDAC6 o una construcción genética HDAC6 descritas en la presente invención y que permite la expresión de una proteína o péptido con actividad tubulina desacetilasa que mimetiza la actividad tubulina desacetilasa de la proteína HDAC6 humana en el interior de células de mamíferos, preferentemente células humanas, y más preferentemente en linfocitos T.Therefore, another particular object of the present invention constitutes the use of a compound of the present invention in which the compound is constituted by a vector of gene expression, hereinafter HDAC6 expression vector, which comprises an HDAC6 nucleotide sequence or a construct HDAC6 genetics described in the present invention and allowing the expression of a protein or peptide with tubulin activity deacetylase that mimics the tubulin deacetylase activity of the human HDAC6 protein inside mammalian cells, preferably human cells, and more preferably in T lymphocytes.
En general, un vector de expresión comprende, además de la secuencia de nucleótidos HDAC6 o de la construcción genética HDAC6 descritos en la invención, un promotor que dirige su transcripción (por ejemplo, pT7, plac, ptrc, ptac, ABAD, \Boxret, etc), al que está operativamente enlazado, y otras secuencias necesarias o apropiadas que controlan y regulan dicha transcripción y, en su caso, la traducción del producto de interés, por ejemplo, señales de inicio y terminación de transcripción (t1t2, etc), señal de poliadenilación, origen de replicación, secuencias de unión a ribosomas (RES), secuencias codificantes de reguladores transcripcionales, (enhancers), silenciadores transcripcionales (silencers), represores, etc. Ejemplos de vectores de expresión apropiados pueden seleccionarse de acuerdo con las condiciones y necesidades de cada caso concreto entre plásmidos de expresión, vectores virales (DNA o RNA), cósmidos, cromosomas artificiales, etc. que pueden contener, además, marcadores utilizables para seleccionar las células transfectadas o transformadas con el gen o genes de interés. La elección del vector dependerá de la célula huésped y del tipo de uso que se quiera realizar. Por tanto, según un modo de realización particular de la presente invención dicho vector es un plásmido. La obtención de dicho vector puede realizarse por métodos convencionales conocidos por los técnicos en la materia al igual que para la transformación de microorganismos y células eucariotas se pueden utilizar diferentes métodos ampliamente conocidas -transformación química, electroporación, microinyección, etc- descritos en diversos manuales [Sambrook, J., Fritsch, E.F., and Maniatis, T. (1989). Molecular cloning: a laboratory manual, 2^{nd} ed. Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, N.Y.].In general, an expression vector comprises, in addition to the HDAC6 nucleotide sequence or the HDAC6 genetic construct described in the invention, a promoter that directs its transcription (eg, pT7, plac, ptrc, ptac, ABAD, Box Boxret , etc.), to which it is operatively linked, and other necessary or appropriate sequences that control and regulate said transcription and, where appropriate, the translation of the product of interest, for example, transcription initiation and termination signals ( t1t2 , etc), polyadenylation signal, origin of replication, ribosome binding sequences (RES), coding sequences of transcriptional regulators, (enhancers), transcriptional silencers (silencers), repressors, etc. Examples of appropriate expression vectors can be selected according to the conditions and needs of each specific case among expression plasmids, viral vectors (DNA or RNA), cosmids, artificial chromosomes, etc. which may also contain markers that can be used to select cells transfected or transformed with the gene or genes of interest. The choice of the vector will depend on the host cell and the type of use to be performed. Therefore, according to a particular embodiment of the present invention said vector is a plasmid. The obtaining of said vector can be carried out by conventional methods known to those skilled in the art, as well as for the transformation of microorganisms and eukaryotic cells different widely known methods can be used - chemical transformation, electroporation, microinjection, etc. - described in various manuals [ Sambrook, J., Fritsch, EF, and Maniatis, T. (1989). Molecular cloning: a laboratory manual, 2 nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY].
Los sistemas de expresión génica pueden permitir o no la integración del nuevo material genético en el genoma de la célula huésped. De esta forma, tanto la secuencia de nucleótidos, construcción génica o el vector de expresión HDAC6 pueden utilizarse como un medicamento para proteger células huésped, preferentemente linfocitos T, contra la infección de un virus fusogénico, preferentemente por el virus VIH-1, en un procedimiento de tratamiento y profilaxis de terapia génica in vitro de linfocitos T humanos frente al VIH-1. Las herramientas biofarmacéuticas y los procedimientos de terapia génica son suficientemente conocidas por un experto del sector de la técnica.Gene expression systems may or may not allow the integration of the new genetic material into the genome of the host cell. Thus, both the nucleotide sequence, gene construct or the HDAC6 expression vector can be used as a medicament to protect host cells, preferably T lymphocytes, against infection of a spherogenic virus, preferably by the HIV-1 virus, in a procedure for treatment and prophylaxis of in vitro gene therapy of human T lymphocytes against HIV-1. Biopharmaceutical tools and gene therapy procedures are sufficiently known by an expert in the art sector.
Finalmente, el origen de estos compuestos reguladores agonistas de la actividad de las proteínas HDACs puede ser variado, de tal forma que pueden ser origen natural (por ejemplo, de origen vegetal, bacteriano, vírico, animales o microorganismos eucariotas) o sintético.Finally, the origin of these compounds agonist regulators of HDAC protein activity can be varied, so that they can be natural origin (by example, of plant, bacterial, viral, animal or eukaryotic microorganisms) or synthetic.
Otro objeto de la presente invención lo constituye una composición farmacéutica o un medicamento para el tratamiento de enfermedades, desórdenes o patologías que cursan con la entrada e infección de un virus fusogénico en una célula eucariota, preferentemente en células humanas, y más preferentemente en linfocitos T, en adelante composición farmacéutica de la presente invención, que comprende un compuesto ó agente activador de la proteína HDAC6, en cantidad terapéuticamente efectiva junto con, opcionalmente, uno o más adyuvantes y/o vehículos farmacéuticamente aceptables y que es capaz de inhibir la entrada de dicho virus en la célula eucariota.Another object of the present invention is constitutes a pharmaceutical composition or a medicine for the treatment of diseases, disorders or pathologies that occur with the entry and infection of a spherogenic virus in a cell eukaryotic, preferably in human cells, and more preferably in T lymphocytes, hereinafter composition Pharmaceutical of the present invention, comprising a compound or activating agent of the HDAC6 protein, in therapeutically quantity effective together with, optionally, one or more adjuvants and / or pharmaceutically acceptable vehicles and that is able to inhibit the entry of said virus into the eukaryotic cell.
Los adyuvantes y vehículos farmacéuticamente aceptables que pueden ser utilizados en dichas composiciones son los adyuvantes y vehículos conocidos por los técnicos en la materia y utilizados habitualmente en la elaboración de composiciones terapéuticas.Pharmaceutical adjuvants and vehicles acceptable that can be used in said compositions are adjuvants and vehicles known to those skilled in the art and commonly used in the preparation of compositions therapeutic
En el sentido utilizado en esta descripción, la expresión "cantidad terapéuticamente efectiva" se refiere a la cantidad del agente o compuesto regulador, agonista, de la actividad tubulina desacetilasa de la proteína HDAC6, calculada para producir el efecto deseado y, en general, vendrá determinada, entre otras causas, por las características propias de los compuestos, incluyendo la edad, estado del paciente, la severidad de la alteración o trastorno, y de la ruta y frecuencia de administración. En otra realización particular, dicha composición terapéutica se prepara en forma de una forma sólida o suspensión acuosa, en un diluyente farmacéuticamente aceptable. La composición terapéutica proporcionada por esta invención puede ser administrada por cualquier vía de administración apropiada, para lo cual dicha composición se formulará en la forma farmacéutica adecuada a la vía de administración elegida. En una realización particular, la administración de la composición terapéutica proporcionada por esta invención se efectúa por vía parenteral, por vía oral, por vía intraperitoneal, subcutánea, etc. Una revisión de las distintas formas farmacéuticas de administración de medicamentos y de los excipientes necesarios para la obtención de las mismas puede encontrarse, por ejemplo, en el "Tratado de Farmacia Galénica", C. Faulí i Trillo, 1993, Luzán 5, S.A. Ediciones, Madrid.In the sense used in this description, the expression "therapeutically effective amount" refers to the amount of the agonist regulatory agent or compound of the HDAC6 protein tubulin deacetylase activity, calculated to produce the desired effect and, in general, will be determined, among other causes, due to the characteristics of the compounds, including age, patient's condition, severity of the alteration or disorder, and of the route and frequency of administration. In another particular embodiment, said composition Therapeutic is prepared in the form of a solid form or suspension aqueous, in a pharmaceutically acceptable diluent. The composition Therapeutic provided by this invention can be administered by any appropriate route of administration, for which said Composition will be formulated in the appropriate pharmaceutical form to the route of chosen administration. In a particular embodiment, the administration of the therapeutic composition provided by this invention is carried out parenterally, orally, orally intraperitoneal, subcutaneous, etc. A review of the different pharmaceutical forms of drug administration and of excipients necessary to obtain them can found, for example, in the "Pharmacy Treaty Galénica ", C. Faulí i Trillo, 1993, Luzán 5, S.A. Ediciones, Madrid.
Otro objeto particular de la presente invención lo constituye una composición farmacéutica de la invención en la que el compuesto agonista es una xantina o sus derivados.Another particular object of the present invention it constitutes a pharmaceutical composition of the invention in the that the agonist compound is a xanthine or its derivatives.
Otro objeto particular de la presente invención lo constituye una composición farmacéutica de la invención en la que el compuesto activador es una construcción genética o un vector de expresión HDAC6 que permite la expresión de una proteína o péptido con actividad tubulina desacetilasa que mimetiza la actividad tubulina desacetilasa de la proteína HDAC6 humana en el interior de células de mamífero, preferentemente humanas, y más preferentemente en linfocitos T, de forma similar a las construcciones genéticas elaboradas en la presente invención (ver ejemplo 3) y que comprende una o varias de las secuencias de nucleótidos HDAC6 pertenecientes al siguiente grupo:Another particular object of the present invention it constitutes a pharmaceutical composition of the invention in the that the activating compound is a genetic construct or a vector of HDAC6 expression that allows the expression of a protein or peptide with tubulin deacetylase activity that mimics the Tubulin deacetylase activity of human HDAC6 protein in the inside mammalian cells, preferably human, and more preferably in T lymphocytes, similar to those genetic constructs elaborated in the present invention (see example 3) and comprising one or more of the sequences of HDAC6 nucleotides belonging to the following group:
- a)to)
- una secuencia de nucleótidos constituida por la secuencia de nucleótidos codificante de la proteína tubulina desacetilasa humana HDAC6,a nucleotide sequence consisting of the sequence of nucleotides encoding the human tubulin deacetylase protein HDAC6,
- b)b)
- una secuencia de nucleótidos análoga a la secuencia de a),a nucleotide sequence analogous to the sequence of a),
- c)C)
- un fragmento de una cualquiera de las secuencias de a) y b), ya fragment of any one of the sequences of a) and b), Y
- d)d)
- una secuencia de nucleótidos que comprende una secuencia cualquiera perteneciente de a), b) y c).a nucleotide sequence comprising any sequence belonging to a), b) and c).
Otra realización particular de la presente invención lo constituye la composición farmacéutica de la invención en la que la secuencia de nucleótidos de a) es la secuencia de nucleótidos SEQ ID NO1 codificante de la proteína tubulina desacetilasa humana HDAC6 (SEQ ID NO2).Another particular embodiment of the present invention constitutes the pharmaceutical composition of the invention in which the nucleotide sequence of a) is the sequence of nucleotides SEQ ID NO1 coding for tubulin protein HDAC6 human deacetylase (SEQ ID NO2).
Otra realización particular de la presente invención lo constituye la composición farmacéutica de la invención en la que la secuencia de nucleótidos de b) es un fragmento constituido por una secuencia de nucleótidos codificante, al menos, de la secuencia de aminoácidos comprendida entre los dos residuos de histina 216 y 611 de la HDAC6 (SEQ ID NO2).Another particular embodiment of the present invention constitutes the pharmaceutical composition of the invention in which the nucleotide sequence of b) is a fragment consisting of a nucleotide sequence encoding at least of the amino acid sequence between the two residues of histine 216 and 611 of the HDAC6 (SEQ ID NO2).
Otro objeto de la presente invención lo constituye el uso de la composición farmacéutica de la presente invención, en adelante uso de la composición farmacéutica de la presente invención, en un método de tratamiento o profilaxis de un mamífero, preferentemente un ser humano, afectado por una enfermedad, desorden o patología provocada por la infección de un virus fusogénico consistente en la administración de dicha composición terapéutica en dosis adecuada que modifica el estado de acetilación de la tubulina y que actúa inhibiendo la entrada del virus en el interior de la célula.Another object of the present invention is constitutes the use of the pharmaceutical composition of the present invention, hereinafter use of the pharmaceutical composition of the present invention, in a method of treatment or prophylaxis of a mammal, preferably a human being, affected by a disease, disorder or pathology caused by the infection of a Fusonogenic virus consisting of the administration of said therapeutic composition in appropriate dose that modifies the state of tubulin acetylation and acting by inhibiting the entry of virus inside the cell.
De esta forma, este compuesto agonista de la HDAC6 puede favorecer la desacetilación de la tubulina mediante el aumento de la actividad tubulina desacetilasa de la proteína HDAC6 en el interior de las células eucariotas y, por tanto, impedir la entrada e infección del virus.In this way, this agonist compound of the HDAC6 can favor the deacetylation of tubulin by increased HDAC6 protein tubulin deacetylase activity inside eukaryotic cells and therefore prevent virus entry and infection.
El uso de la composición farmacéutica de la presente invención puede utilizarse en un método de tratamiento de forma aislada o conjuntamente con otros compuestos farmacéuticos.The use of the pharmaceutical composition of the The present invention can be used in a method of treating in isolation or in conjunction with other compounds Pharmacists
Otro objeto particular de la presente invención lo constituye el uso de la composición farmacéutica de la invención en un procedimiento de tratamiento de una enfermedad provocada por un virus fusogénico que infecta células eucariotas, preferentemente células de mamíferos humanos y no humanos, perteneciente, a título ilustrativo y sin que limite el alcance de la presente invención, al siguiente grupo: el virus de la gripe (Revisión en, T. Stegmann and A. Helenius. Influenza virus fusion: fusion models toward a mechanism, in: J. Bentz (Ed.), Viral Fusion Mechanisms, CRC Press, Boca Raton, FL, 1993, pp:89-111), el virus Semliki Forest (R. bron, et al., 1993. EMBO J. 12:693-701), el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), el virus de la inmunodeficiencia simia (SIV) (M.O. McClure, et al., 1988. EMBO J. 7:513-518), el virus Sendai (D. Hoekstra, et al., 1985. Biochemistry 24:4739-4745), el virus del Sarcoma de Rous (Revisión en, S.G. Peisajovich and Y. Shai. 2003. BBA 1614:122-129), el virus de la Estomatitis Vesicular (Revisión en, S.G. Peisajovich and Y. Shai. 2003. BBA 1614:122-129), el virus Ébola (Revisión en, S.G. Peisajovich and Y. Shai. 2003. BBA 1614:122-129), el virus Measles, virus del Dengue, el virus de la fiebre amarilla y de la encefalitis (Revisión en, T.H. Sollner. 2004. Current Opinión in Cell Biology 16:429-435; Revisión en, A.E. Smith and A. Helenius 2004. Science 304:237-242).Another particular object of the present invention is the use of the pharmaceutical composition of the invention in a method of treating a disease caused by a spherogenic virus that infects eukaryotic cells, preferably human and non-human mammalian cells, belonging, by way of illustration. and without limiting the scope of the present invention, to the following group: influenza virus (Review in, T. Stegmann and A. Helenius. Influenza virus fusion: fusion models toward a mechanism, in: J. Bentz (Ed. ), Viral Fusion Mechanisms, CRC Press, Boca Raton, FL, 1993, pp: 89-111), the Semliki Forest virus (R. bron, et al ., 1993. EMBO J. 12: 693-701), the virus of human immunodeficiency (HIV), simian immunodeficiency virus (SIV) (MO McClure, et al ., 1988. EMBO J. 7: 513-518), Sendai virus (D. Hoekstra, et al ., 1985 Biochemistry 24: 4739-4745), Rous Sarcoma virus (Review in, SG Peisajovich and Y. Shai. 2003. BBA 1614: 122 -129), Vesicular Stomatitis virus (Review in, SG Peisajovich and Y. Shai. 2003. BBA 1614: 122-129), Ebola virus (Review in, SG Peisajovich and Y. Shai. 2003. BBA 1614: 122-129), Measles virus, Dengue virus, yellow fever virus and encephalitis (Review in, TH Sollner. 2004. Current Opinion in Cell Biology 16: 429-435; Review in, AE Smith and A. Helenius 2004. Science 304: 237-242).
Otra realización particular de la presente invención lo constituye el uso de la composición farmacéutica de la invención en un método de tratamiento de la enfermedad de inmunodeficiencia humana adquirida provocada por el virus fusogénico VIH-1.Another particular embodiment of the present invention constitutes the use of the pharmaceutical composition of the invention in a method of treating disease of Acquired human immunodeficiency caused by the virus HIV-1 spherogenic.
Figura 1.- La inhibición de HDAC6 incrementa la fusión célula-célula mediada por las proteínas Env del virus VIH-1. (a) El marcaje X-Gal de las células HeLa P5 fusionadas con células HeLa ADA en ausencia (control) o presencia de TSA (10, 100 y 300 nM), NaBut (2 \muM), RANTES (300 y 700 nM) o anticuerpo monoclonal (Acm) anti-CD4 (5 \mug/ml). (b) Cuantificación \beta-Gal de los experimentos de fusión celular mediados por Env de las cepas trópica R5 y trópica X4 en células HeLa P5 tratadas con TSA, y en presencia o ausencia de anticuerpo monoclonal anti-CD4. (c) Western blot para el análisis cinético de la acetilación de la proteína \alpha-tubulina acetilada en células HeLa P5 tratadas con TSA (10, 100 y 300 nM) o NaBut (500 \muM). Las cifras indican las veces que se incrementa la proteína \alpha-tubulina acetilada con respecto a células no tratadas. (d) Análisis por citometría de flujo de la expresión de CD4, CXCR4 y CCR5 en células HeLa P5 tratadas con 300 nM de TSA 2 \muM NaBut o células no tratadas (e) Western blot para el análisis cinético de la desacetilación de proteína \alpha-tubulina tras el tratamiento con TSA (300 nM, 4 hrs.) en células HeLa P5 aclaradas. Las cifras indican la cantidad de proteína \alpha-tubulina acetilada después de eliminar el TSA, y referido al momento cero (4 hrs. de tratamiento con TSA 300 nM). (f) Cuantificación \beta-Gal de los experimentos de fusión de células HeLa ADA con células HeLa P5 pretratadas con TSA o Nabut durante 4 hrs. a 37ºC antes de la adición de las células HeLa ADA. Se muestra además el efecto de un anticuerpo monoclonal anti-CD4. (g) El marcaje X-Gal de las células HeLa ADA fusionadas con no tratadas (control) o con células HeLa P5 pre-tratadas con 300 nM TSA, en presencia o en ausencia de un anticuerpo monoclonal anti-CD4.Figure 1.- HDAC6 inhibition increases the cell-cell fusion mediated by Env proteins of the HIV-1 virus. (a) The marking X-Gal of HeLa P5 cells fused with cells HeLa ADA in absence (control) or presence of TSA (10, 100 and 300 nM), NaBut (2 µM), RANTES (300 and 700 nM) or antibody monoclonal (Acm) anti-CD4 (5 µg / ml). (b) Β-Gal quantification of the experiments of Env-mediated cell fusion of tropic strains R5 and tropic X4 in HeLa P5 cells treated with TSA, and in the presence or absence of anti-CD4 monoclonal antibody. (c) Western blot for kinetic analysis of protein acetylation acetylated α-tubulin in HeLa P5 cells treated with TSA (10, 100 and 300 nM) or NaBut (500 µM). The figures indicate how many times the protein is increased acetylated α-tubulin with respect to cells untreated (d) Analysis by flow cytometry of the expression of CD4, CXCR4 and CCR5 in HeLa P5 cells treated with 300 nM of TSA 2 µM NaBut or untreated cells (e) Western blot for the kinetic analysis of protein deacetylation α-tubulin after treatment with TSA (300 nM, 4 hrs.) in clarified HeLa P5 cells. The figures indicate the amount of acetylated α-tubulin protein after eliminating the TSA, and referring to the zero moment (4 hrs. of treatment with TSA 300 nM). (f) Quantification β-Gal of fusion experiments of HeLa ADA cells with HeLa P5 cells pretreated with TSA or Nabut for 4 hrs at 37 ° C before the addition of HeLa ADA cells. The effect of a monoclonal antibody is also shown. anti-CD4. (g) The X-Gal marking of HeLa ADA cells fused with untreated (control) or with HeLa P5 cells pre-treated with 300 nM TSA, in presence or absence of a monoclonal antibody anti-CD4.
Figura 2.- La inhibición de la enzima HDAC6 incrementa la fusión celular en linfocitos T mediada por proteínas Env del virus VHI-1. (a) Análisis por citometría de flujo de sincitios fusionados entre células J77 y células T Hxbc2-Env en presencia o en ausencia de TSA o NaBut. Se muestra un Western blot de análisis cinéticos de la acetilación de la proteína \alpha-tubulina en células J77 tratadas con TSA (2 \muM). Los valores indican el incremento de la acetilación \alpha-tubulina en comparación con los definidos en la banda de control de \alpha-tubulina. (b) Imágenes de los sincitios formados entre las células J77 y las Hxbc2 bajo tratamientos de TSA y NaBut. Además, se muestran el efecto de un anticuerpo monoclonal anti-CD4. (c) Análisis de citometría de flujo de células J77 que expresan CD4 y CXCR4 tratadas con TSA (300 nM), NaBut (2 \muM) o de células no tratadas.(d) Internalización de CXCR4 inducida por SDF-1\alpha en ausencia de TSA o en presencia de 300 nM de TSA. (e) \alpha-tubulina acetilada en células J77 tratadas con TSA (300 nM) o NaBut (2 mM) y en células no tratadas. Los datos de las imágenes de fluorescencia y de los western blots son representativos de 3 experimentos independientes (media\pmSE; n=4).Figure 2.- The inhibition of the HDAC6 enzyme increases cell fusion in protein-mediated T lymphocytes Env of the VHI-1 virus. (a) Cytometry analysis of fused syncytia flow between J77 cells and T cells Hxbc2-Env in the presence or absence of TSA or NaBut A Western blot of kinetic analysis of the acetylation of the α-tubulin protein in J77 cells treated with TSA (2 µM). The values indicate the increased α-tubulin acetylation in comparison with those defined in the control band of α-tubulin. (b) Images of syncytiums formed between J77 and Hxbc2 cells under TSA treatments and NaBut. In addition, the effect of a monoclonal antibody is shown. anti-CD4. (c) Flow cytometry analysis of J77 cells expressing CD4 and CXCR4 treated with TSA (300 nM), NaBut (2 µM) or untreated cells. (D) Internalization of CXCR4 induced by SDF-1α in the absence of TSA or in the presence of 300 nM of TSA. (and) acetylated α-tubulin in treated J77 cells with TSA (300 nM) or NaBut (2 mM) and in untreated cells. The data from fluorescence images and western blots are representative of 3 independent experiments (mean ± SE; n = 4).
Figura 3.- El silenciamiento de la expresión de HDAC6 incrementa la fusión con células que expresan proteínas Env del virus VIH-1. (a) Cuantificación mediante western blot de la expresión de la enzima HDAC6 y de \alpha-tubulina acetilada en células HeLa P5 tratadas con siRNA. Las imágenes de fluorescencia muestran altos niveles de \alpha-tubulina acetilada en células donde la expresión de HDAC6 fue silenciada (cabezas de flechas). (b) Imágenes DIC de sincitios formados entre células HeLa ADA fusionadas con células HeLa P5 tratadas con siRNA (1 y 2) o sin tratar (4) o con células HeLa P5 transfectadas con un siRNA como control negativo y de especificidad (5). Se muestra además el efecto de un anticuerpo monoclonal anti-CD4 en células no tratadas (3) o células tratadas con siRNA-HDAC6 (6). (c) Cuantificación de \beta-Gal de la fusión celular mediada por Env entre células HeLa P5, tratadas con siRNA (si) o no, con células HeLa que expresan Env de las cepas R5- o X4-trópicas, en presencia o ausencia de un anticuerpo monoclonal anti-CD4.Figure 3.- The silencing of the expression of HDAC6 increases fusion with cells expressing Env proteins of the HIV-1 virus. (a) Western quantification blot of the expression of the enzyme HDAC6 and of acetylated α-tubulin in HeLa P5 cells treated with siRNA. Fluorescence images show high levels of acetylated α-tubulin in cells where the expression of HDAC6 was silenced (arrowheads). (b) DIC images of syncytia formed between HeLa ADA cells fused with HeLa P5 cells treated with siRNA (1 and 2) or without treat (4) or with HeLa P5 cells transfected with a siRNA such as negative control and specificity (5). It also shows the effect of an anti-CD4 monoclonal antibody on untreated cells (3) or cells treated with siRNA-HDAC6 (6). (c) Quantification of β-Gal of Env-mediated cell fusion between HeLa P5 cells, treated with siRNA (yes) or not, with cells HeLa expressing Env of strains R5- or X4-tropics, in the presence or absence of a anti-CD4 monoclonal antibody.
Figura 4.- El silenciamiento e inhibición de HDAC6 favorece la infección por el virus VIH-1. (a) Efecto de TSA o NaBut en la infección por el virus VIH-1 de células HeLa P5 con las cepas virales VIH-1_{Bal} y VIH-1_{NL43}. La infección fue medida mediante la producción de \beta-Gal, 52 hrs después de la infección. (b) Producción viral (medida de p24) en PBL activados con PHA pretratadas con TSA o NaBut. Las imágenes de inmunofluorescencia y los análisis de western blot muestran los niveles de \alpha-tubulina acetilada en PBL activadas con PHA, después de 2 hrs. de tratamiento con TSA (300 nM) o Nabut (2 \muM). Se muestran además el efecto de AZT, un neutralizante del anticuerpo monoclonal anti-CD4, RANTES y SDF-1\alpha en los paneles A y B. (c) Efecto del silenciamiento del siRNA HDAC6 en la infección por el virus VIH-1 de células HeLa P5. La infección se mide mediante la producción \beta-Gal. Además, se muestra el efecto de un anticuerpo monoclonal neutralizante.Figure 4.- The silencing and inhibition of HDAC6 promotes HIV-1 virus infection. (to) Effect of TSA or NaBut on virus infection HIV-1 HeLa P5 cell with viral strains HIV-1_ {Bal} and HIV-1_ {NL43}. The infection was measured by producing β-Gal, 52 hrs after infection. (b) Viral production (measure of p24) in PBL activated with PHA pretreated with TSA or NaBut. Immunofluorescence images and Western blot analyzes show the levels of acetylated α-tubulin in PBL activated with PHA, after 2 hrs. of treatment with TSA (300 nM) or Nabut (2 µM). The effect of AZT, a neutralizer of the anti-CD4 monoclonal antibody, RANTES and SDF-1α in panels A and B. (c) Effect of silencing of siRNA HDAC6 in virus infection HIV-1 HeLa P5 cell. Infection is measured through β-Gal production. Also I know shows the effect of a neutralizing monoclonal antibody.
Figura 5.- La sobre-expresión de HDAC6 disminuye la capacidad de las células de fusionarse y de ser infectadas por el virus de VIH-1. (a) Expresión de las formas salvajes (wt) y mutada (dm) de la enzima HDAC6-GFP en células HeLa P5. (b) Análisis de western blot de la expresión de la enzima salvaje (wt) y mutada (dm) HDAC6-GFP y sus efectos en los niveles de la proteína \alpha-tubulina acetilada. (c) Análisis de citometría de flujo de la expresión de CD4, CXCR4 y CCR5 en células HeLa P5 no transfectadas o transfectadas con la forma salvaje (wt) o mutada (dm) de la enzima HDAC6-GFP. (d) Cuantificación (producción de \beta-Gal) de la fusión celular mediada por Env entre células HeLa ADA y no transfectadas (control), o entre células HeLa P5 transfectadas con la forma salvaje (wt) o mutada (dm) de la enzima HDAC6-GFP. Se muestran además imágenes DIC de los sincitios formados después de 16 horas de la fusión. (e) Infección del virus VIH-1 en células HeLa P5 no transfectadas (control) o en transfectadas con la forma salvaje (wt) o mutada (dm) de la enzima HDAC6-GFP con la cepa VIH-1_{BaL}. Además, se muestra el efecto de un anticuerpo monoclonal anti-CD4 y AZT. Las imágenes de western blot y DIC son representativas de tres experimentos independientes (media\pmSEM; n=4).Figure 5.- The overexpression of HDAC6 decreases the ability of cells to fuse and be infected by the HIV-1 virus. (a) Expression of the wild (wt) and mutated (dm) forms of the enzyme HDAC6-GFP in HeLa P5 cells. (b) Analysis of western blot of wild enzyme expression (wt) and mutated (dm) HDAC6-GFP and its effects on the levels of acetylated α-tubulin protein. (c) Analysis of flow cytometry of the expression of CD4, CXCR4 and CCR5 in HeLa P5 cells not transfected or transfected with the form wild (wt) or mutated (dm) of the HDAC6-GFP enzyme. (d) Quantification (production of β-Gal) of the Env-mediated cell fusion between ADA and HeLa cells transfected (control), or between HeLa P5 cells transfected with the wild (wt) or mutated (dm) form of the enzyme HDAC6-GFP. DIC images of the syncytia formed after 16 hours of fusion. (e) Infection of HIV-1 virus in non-transfected HeLa P5 cells (control) or in transfected with the wild (wt) or mutated form (dm) of the HDAC6-GFP enzyme with the strain HIV-1_ {BaL}. In addition, the effect of a monoclonal antibody anti-CD4 and AZT. The images Western blot and DIC are representative of three experiments independent (mean ± SEM; n = 4).
Figura 6.- La sobre-expresión de HDAC6 altera la infección por el virus VIH-1 y la redistribución de la proteína \alpha-tubulina acetilada en las áreas de contacto célula/virus VIH-1. (a) Análisis de citometría de flujo de células MT-2 que expresan las formas salvaje (wt) y mutada (md) de la enzima HDAC6-GFP y la proteína GFP. (b) Análisis de citometría de flujo de CD4 y CXCR4 en células MT-2 parentales, expresando wt-HDAC6 o dm-HDAC6. (c) Análisis de la entrada e infección del virus VIH-1 en células MT-2 transfectadas con retrovirus con las formas salvaje (wt) y mutada (md) de la enzima HDAC6-GFP mediante la cuantificación de DNA VIH-1-gag intracelular, con respecto a células MT-2 control transfectadas o no con GFP (control). Estos resultados son representativos de 3 experimentos independientes. (d) Localización de \alpha-tubulina acetilada y de la enzima salvaje (wt) o mutada (dm) HDAC6-GFP en células MT-2, antes y durante la infección de VIH-1 (control, panel izquierdo y VIH-1_{NL43} en panel derecho, respectivamente).Figure 6.- The overexpression of HDAC6 alters HIV-1 virus infection and the redistribution of α-tubulin protein acetylated in the cell / virus contact areas HIV-1 (a) Flow cytometry analysis of MT-2 cells that express the wild (wt) and mutated (md) of the HDAC6-GFP enzyme and protein GFP (b) Flow cytometry analysis of CD4 and CXCR4 in cells Parental MT-2, expressing wt-HDAC6 or dm-HDAC6. (c) Analysis of entry and infection of the HIV-1 virus in MT-2 cells transfected with retrovirus with the wild (wt) and mutated forms (md) of the HDAC6-GFP enzyme by means of DNA quantification HIV-1-gag intracellular, with respect to control MT-2 cells transfected or not with GFP (control). These results are representative of 3 independent experiments. (d) Location of acetylated α-tubulin and enzyme wild (wt) or mutated (dm) HDAC6-GFP in cells MT-2, before and during the infection of HIV-1 (control, left panel and HIV-1_ {NL43} in right panel, respectively).
Figura 7.- El virus VIH-1 recluta a la enzima HDAC6 y a la proteína \alpha-tubulina acetilada en las áreas de contacto célula/virus, donde CD4 y CXCR4 se co-distribuyen. (a) Redistribución de la proteína \alpha-tubulina acetilada en modelos de fusión celular con células HeLa y linfocitos T (ver punta de flechas) en las áreas de contacto célula/célula del sincitio. (b) Expresión y localización de la enzima endógena HDAC6 y de la proteína \alpha-tubulina acetilada en células MT-2 parentales infectadas por el virus VIH-1 y en células no infectadas. (c) Análisis de microscopía de fluorescencia de CD4, CXCR4 y de la enzima salvaje (wt) o mutada (dm) HDAC6-GFP en células MT-2 no infectadas (panel izquierdo)o infectadas (panel derecho).Figure 7.- The HIV-1 virus recruit HDAC6 enzyme and protein acetylated α-tubulin in the contact areas cell / virus, where CD4 and CXCR4 are co-distributed. (a) Redistribution of the α-tubulin protein acetylated in cell fusion models with HeLa cells and T lymphocytes (see arrowhead) in contact areas Syncytium cell / cell. (b) Expression and location of the endogenous enzyme HDAC6 and protein acetylated α-tubulin in cells Parental MT-2 infected by the virus HIV-1 and in uninfected cells. (c) Analysis of fluorescence microscopy of CD4, CXCR4 and wild enzyme (wt) or mutated (dm) HDAC6-GFP in cells MT-2 not infected (left panel) or infected (right panel).
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Con el objeto de evaluar el efecto de la estabilización de la proteína \alpha-tubulina en la capacidad de fusión de las proteínas de la envoltura del virus VIH-1 gp41/gp120 se utilizaron inhibidores químicos de HDAC6. Así, se ensayó el efecto del inhibidor general de las proteínas HDACs, TSA, el cual además inhibe la actividad tubulina desacetilasa de HDAC6, y el butirato sódico (NaBut) en distintos modelos de fusión célula-célula mediados por el virus VIH-1. En primer lugar, se empleó un modelo de fusión celular mediado por proteínas Env en células HeLa 243 o en células ADA que se fusionaron con células HeLa P5 (Schwartz, O. et al., 1994. Virology 198: 360-365; Pleskoff, O. et al., 1997. Science 276: 1874-1878). Se observó que TSA promueve fuertemente la formación de células polinucleadas gigantes (sincitio) de manera dosis dependiente (Figura 1A, 1B), mientras que NaBut no provocaba dicho resultado (Figura 1A). Los sincitios formados por las células tratadas con TSA fueron mayores que aquellos obtenidos en células no tratadas o tratadas con NaBut (Figura 1A), y este efecto fue observado tanto con proteínas Env de las cepas trópicas X4 y R5, con una actividad máxima a dosis de 300 nM de TSA (Figura 1B). Una clara correlación se observó entre el efecto de TSA en la capacidad de fusión de gp41/gp120 (Figura 1B) y la cantidad de proteína \alpha-tubulina acetilada (Figura 1C), siendo ambas dependientes de la dosis (Figura 1B y 1C, las cuales presentan 300 nM de TSA) y del tiempo. Por el contrario, no observó ningún efecto en la acetilación de la proteína \alpha-tubulina con distintas dosis y tiempos de tratamientos con NaBut (Figura 1C). Como se esperaba, el efecto de TSA en la formación de sincitios fue revocado mediante anticuerpos monoclonales neutralizantes anti-CD4 (Figura 1A y 1B), o mediante RANTES (Figura 1A) y SDF-1\alpha (datos no mostrados). Mas aún, los niveles de expresión de CD4, CXCR4 y CCR5 en células HeLa P5 no fueron alterados de forma significativa por la adición de TSA (Figura 1D). Estos datos sugieren que TSA favorece el paso de formación del poro de fusión durante el proceso de fusión celular, provocando cambios en la deformabilidad de la membrana sin alterar la interacción inicial de las proteínas Env con el receptor CD4.In order to evaluate the effect of the stabilization of the α-tubulin protein on the fusion capacity of the envelope proteins of the HIV-1 gp41 / gp120 virus, chemical HDAC6 inhibitors were used. Thus, the effect of the general inhibitor of HDACs, TSA proteins, which also inhibits the tubulin deacetylase activity of HDAC6, and sodium butyrate (NaBut) in different cell-cell fusion models mediated by the HIV-1 virus was tested. First, a cell fusion model mediated by Env proteins was used in HeLa 243 cells or in ADA cells that were fused with HeLa P5 cells (Schwartz, O. et al ., 1994. Virology 198: 360-365; Pleskoff, O. et al ., 1997. Science 276: 1874-1878). It was observed that TSA strongly promotes the formation of giant polynucleated cells (syncytium) in a dose-dependent manner (Figure 1A, 1B), while NaBut did not cause such a result (Figure 1A). The syncytia formed by the cells treated with TSA were greater than those obtained in cells not treated or treated with NaBut (Figure 1A), and this effect was observed with both Env proteins of the tropic strains X4 and R5, with a maximum dose activity of 300 nM of TSA (Figure 1B). A clear correlation was observed between the effect of TSA on the fusion capacity of gp41 / gp120 (Figure 1B) and the amount of acetylated α-tubulin protein (Figure 1C), both being dose dependent (Figure 1B and 1C, which present 300 nM of TSA) and time. On the contrary, it did not observe any effect on acetylation of the α-tubulin protein with different doses and treatment times with NaBut (Figure 1C). As expected, the effect of TSA on syncytium formation was reversed by anti-CD4 neutralizing monoclonal antibodies (Figure 1A and 1B), or by RANTES (Figure 1A) and SDF-1α (data not shown). Moreover, the expression levels of CD4, CXCR4 and CCR5 in HeLa P5 cells were not significantly altered by the addition of TSA (Figure 1D). These data suggest that TSA favors the passage of fusion pore formation during the cell fusion process, causing changes in membrane deformability without altering the initial interaction of Env proteins with the CD4 receptor.
Para valorar el efecto de TSA en la activación de LTR-lacZ se realizaron una serie de experimentos de fusión célula-célula mediante el pretratamiento de las células HeLa P5 con TSA, y eliminándolo antes de la adición de las células HeLa Env+. Se observó que TSA estabiliza un importante conjunto de \alpha-tubulina acetilada, la cual disminuye hasta los niveles basales después de 2 horas de haber eliminado el TSA (Figura 1E). La cantidad de \alpha-tubulina acetilada eliminada a los 30 y 60 minutos fue un 60% y un 30% mayor, respectivamente, que aquellas observadas en células no tratadas o en células tratadas con NaBut (Figura 1E). Como una vez que se produce el contacto con el virus VIH-1, la fusión de membrana y la entrada viral tienen lugar en aproximadamente en 30-60 minutos (Reeves, J.D. et al., 2002. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99: 16249-54; Raviv, Y. et al., 2002. Virology 293: 243-51), estos datos sugieren que la acetilación de los microtúbulos se traduce en una mayor permisividad de las células a la fusión. Por lo tanto, el tratamiento de las células HeLa P5 con TSA incrementa la formación de sincitio con respecto al tratamiento con ADA en células HeLa (Figura 1F) y en células HeLa 243 (datos no mostrados). El efecto del TSA o del NaBut en la transcripción de LTR-lacZ, después de eliminar las drogas, fue excluido por la ausencia de producción \beta-Gal en las células control no fusionadas HeLa P5, o en las células tratadas con NaBut (Figura 1F, 1G)To assess the effect of TSA on the activation of LTR-lacZ , a series of cell-cell fusion experiments were performed by pretreating the HeLa P5 cells with TSA, and removing it before the addition of the HeLa Env + cells. It was observed that TSA stabilizes an important set of acetylated α-tubulin, which decreases to baseline levels after 2 hours after removing TSA (Figure 1E). The amount of acetylated α-tubulin removed at 30 and 60 minutes was 60% and 30% higher, respectively, than those observed in untreated cells or in NaBut treated cells (Figure 1E). As once contact with the HIV-1 virus occurs, membrane fusion and viral entry take place in approximately 30-60 minutes (Reeves, JD et al ., 2002. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99: 16249-54; Raviv, Y. et al ., 2002. Virology 293: 243-51), these data suggest that microtubule acetylation translates into greater permissibility of fusion cells. Therefore, treatment of HeLa P5 cells with TSA increases syncytium formation with respect to ADA treatment in HeLa cells (Figure 1F) and in HeLa 243 cells (data not shown). The effect of TSA or NaBut on the transcription of LTR-lacZ , after eliminating drugs, was excluded due to the absence of β-Gal production in non-fused HeLa P5 control cells, or in NaBut treated cells (Figure 1F, 1G)
Con el objeto de trasladar estas observaciones a linfocitos T se empleó un modelo de fusión célula-célula basado en células Jurkat que expresan X4-tropic Hxbc2-Env (Cao, J., et al., 1996. J Virol 70, 1340-54), co-cultivadas con células J77 (CXCR4+/CD4+). El tratamiento de las células J77 con TSA claramente estabiliza una intensa corteza de proteína \alpha-tubulina acetilada (Figura 2A, 2E) e induce la formación de grandes sincitios, mientras que NaBut no produjo ningún efecto (Figura 2A y 2B). Como se observó en células HeLa, la expresión de las proteínas CXCR4 y CD4 no se vieron modificadas significativamente por el tratamiento con TSA o con NaBut (Figura 2C), y tampoco la internalización de CXCR4 inducida por SDF-1\alpha se vio afectada por TSA (Figura 2D).In order to transfer these observations to T lymphocytes, a cell-cell fusion model based on Jurkat cells expressing X4-tropic Hxbc2-Env was used (Cao, J., et al ., 1996. J Virol 70, 1340-54 ), co-cultured with J77 cells (CXCR4 + / CD4 +). Treatment of J77 cells with TSA clearly stabilizes an intense acetylated α-tubulin protein cortex (Figure 2A, 2E) and induces the formation of large syncytia, while NaBut produced no effect (Figure 2A and 2B). As observed in HeLa cells, the expression of CXCR4 and CD4 proteins was not significantly modified by treatment with TSA or with NaBut (Figure 2C), nor was internalization of CXCR4 induced by SDF-1α affected by TSA (Figure 2D).
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Para valorar adicionalmente el papel de la proteína \alpha-tubulina acetilada en la fusión e infección por VIH-1 se realizaron un silenciamiento selectivo de la expresión HDAC6 mediante la inhibición específica de su RNAm con RNAs de interferencia (siRNA) (Hubbert C., et al., 2002. Nature 417: 455-458; Serrador J.M., et al., 2004. Immunity 20: 417-28). La inhibición de la expresión endógena de HADC6 en las células HeLa P5 indujo un incremento 3 veces mayor de la proteína \alpha-tubulina, sin afectar a los niveles totales de esta proteína o de otros componentes del citoesqueleto, como la vimentina (Figura 3A) o la expresión de CXCR4, CCR5 y CD4 (datos no mostrados). El silenciamiento específico de HDAC6 generó unas células HeLa P5 más permisivas, las cuales presentan una mayor actividad de fusión con ambos Env R5-tropic y X4-tropic (Figura 3B, 3C).To further assess the role of acetylated α-tubulin protein in fusion and HIV-1 infection, selective silencing of HDAC6 expression was performed by specific inhibition of its mRNA with interfering RNAs (siRNA) (Hubbert C., et al ., 2002. Nature 417: 455-458; Serrador JM, et al ., 2004. Immunity 20: 417-28). Inhibition of endogenous HADC6 expression in HeLa P5 cells induced a 3-fold increase in the α-tubulin protein, without affecting the total levels of this protein or other cytoskeleton components, such as vimentin (Figure 3A) or the expression of CXCR4, CCR5 and CD4 (data not shown). Specific HDAC6 silencing generated more permissible HeLa P5 cells, which exhibit greater fusion activity with both Env R5-tropic and X4-tropic (Figure 3B, 3C).
En los modelos de fusión célula-célula, las áreas de contacto presentadas por las células que expresan Env fueron mayores que aquellas observadas en modelos de infección celular, mediante el uso de partículas virales de VIH-1 purificadas. La siguiente pregunta que se planteó fue si el efecto de la inhibición de HDAC6 y, por tanto la subsiguiente estabilización de la proteína \alpha-tubulina acetilada cortical, influye en la infección por el virus VIH-1 utilizando células HeLa P5 o linfocitos de células periféricas activadas con PHA (PHA-activated PBL). La infección del virus VIH-1 en células HeLa P5 se valoró mediante la producción de \beta-Gal y la activación de los linfocitos de sangre periférica por PHA mediante la determinación del antígeno p24 en el sobrenadante libre de células (Figura 4A y 4B, respectivamente). Se observó que TSA incrementó la infección por el virus VIH-1 de una manera dosis dependiente en células HeLa P5 y en PBL (Figura 4A Y 4B) con cualquiera de las cepas utilizadas: R5-tropic VIH-1_{Bal} y X4-tropic VIH-1_{NL-43} (Figura 4A y 4B). TSA incrementó la infección de VIH-1 a través de la inhibición de la enzima HDAC6 citosólica y de la estabilización de la proteína \alpha-tubulina acetilada cortical (Figura 4B), el cual se mantuvo tras la eliminación de TSA (Figura 4A y 4B), lo que excluye los efectos transcripcionales de TSA en la producción de \beta-Gal y en la replicación del virus VIH-1. Al igual que en los modelos de fusión célula-célula, el incremento de la infección del virus VIH-1 en células HeLa P5 (Figura 4A) y en células PBL activadas con PHA se correlacionó con los niveles de proteína \alpha-tubulina acetilada (Figura 1E y 4B). Asimismo, el silenciamiento de HDAC6 produjo células HeLa P5 más permisivas, las cuales fueron infectadas más eficazmente con partículas virales de cepas R5- o X4 trópicas de VIH-1 (Figura 4C).In fusion models cell-cell, the contact areas presented by the cells expressing Env were greater than those observed in cell infection models, through the use of purified HIV-1 viral particles. The next question that was asked was whether the effect of inhibition of HDAC6 and, therefore, the subsequent stabilization of the protein cortical acetylated α-tubulin, influences the HIV-1 virus infection using cells HeLa P5 or peripheral cell lymphocytes activated with PHA (PHA-activated PBL). Virus infection HIV-1 in HeLa P5 cells was assessed by β-Gal production and activation of peripheral blood lymphocytes by PHA by determination of the p24 antigen in the cell-free supernatant (Figure 4A and 4B, respectively). It was observed that TSA increased infection by the HIV-1 virus in a dose-dependent manner in HeLa P5 cells and in PBL (Figure 4A and 4B) with any of the strains used: R5-tropic HIV-1_ {Bal} and X4-tropic HIV-1 NL-43 (Figure 4A and 4B). TSA increased HIV-1 infection through the cytosolic HDAC6 enzyme inhibition and stabilization of cortical acetylated α-tubulin protein (Figure 4B), which was maintained after the removal of TSA (Figure 4A and 4B), which excludes the transcriptional effects of TSA in the β-Gal production and in the replication of HIV-1 virus. As in fusion models cell-cell, the increased infection of the HIV-1 virus in HeLa P5 cells (Figure 4A) and in PBL cells activated with PHA correlated with levels of acetylated α-tubulin protein (Figure 1E and 4B). Also, HDAC6 silencing produced HeLa P5 cells more permissive, which were more effectively infected with viral particles of tropic R5- or X4 strains of HIV-1 (Figure 4C).
Estos resultados sugieren que los niveles de proteína \alpha-tubulina acetilada ejercen un claro efecto en la susceptibilidad de células diana a fusionarse y ser infectadas por el virus VIH-1.These results suggest that the levels of acetylated α-tubulin protein exert a clear effect on the susceptibility of target cells to fuse and be infected by the HIV-1 virus.
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Se valoró además el efecto de la sobre-expresión de la forma salvaje activa de HDAC6 (wild-type, wt) (Figura 5A y 5B) sobre la capacidad de fusión de las proteínas gp120/gp41 y la infección por el virus VIH-1. Como control se utilizó en paralelo una forma mutada de la enzima HDAC6 desacetilasa inactiva (dm) (Figura 5A y 5B) en las cuales dos residuos de histidina claves para la actividad desacetilasa fueron mutados a alanina (Serrador J.M., et al., 2004. Immunity 20: 417-28). Se observó que i) la capacidad de fusión de células HeLa P5 transformadas con la forma salvaje de la proteína HDAC6-GFP con células HeLa ADA (Figura 5D) o con células 243 (datos no mostrados), y ii) la capacidad de ser infectadas por cepas virales de VIH-1 trópicas R5 y X4 (Figura 5E y datos no mostrados, respectivamente) se redujeron drásticamente con respecto a lo observado con células parentales o células HeLa P5 transfectadas con la forma inactiva de HDAC6-GFP (dm).The effect of overexpression of the active wild form of HDAC6 (wild-type, wt) (Figure 5A and 5B) on the fusion capacity of gp120 / gp41 proteins and HIV-1 virus infection was also assessed. . As a control, a mutated form of the inactive enzyme HDAC6 deacetylase (dm) was used in parallel (Figure 5A and 5B) in which two histidine residues key to deacetylase activity were mutated to alanine (Serrador JM, et al ., 2004. Immunity 20: 417-28). It was observed that i) the fusion capacity of HeLa P5 cells transformed with the wild form of the HDAC6-GFP protein with HeLa ADA cells (Figure 5D) or with 243 cells (data not shown), and ii) the ability to be infected by viral strains of HIV-1 tropics R5 and X4 (Figure 5E and data not shown, respectively) were drastically reduced with respect to that observed with parental cells or HeLa P5 cells transfected with the inactive form of HDAC6-GFP (dm).
Resultados similares fueron observados en experimentos de infección con el virus VIH-1 (Figura 6C) con la línea celular de linfocitos T MT-2 que expresan la forma salvaje o mutada de HDAC6-GFP, traducidas por espinoculación viral (Figura 6A, alrededor del 70% de las células expresan las dos formas de la enzima). Los microtúbulos acetilados corticales se detectaron pobremente en las células MT-2 que expresan la forma salvaje de la proteína HDAC6-GFP (Figura 6D, determinado por la ausencia de fluorescencia en células blancas (marcadas con arterisco) al compararse con las células parentales o las células MT-2 que expresan la forma mutada de la proteína HDAC6-GFP (Figura 6D, ver la fluorescencia en células de la parte inferior de la figura). Se observó que la enzima salvaje HDAC6-GFP altera la entrada y la infección del virus VIH-1 (Figura 6C, alrededor de un 75% de inhibición) mediante la determinación cuantitativa del DNA proviral VIH-1-gag contenido en las células MT-2 infectadas 12 horas después de la infección con el virus VIH-1 (Figura 6C). Por otro lado, la sobre-expresión de la enzima HDAC6 no modificó los niveles de CD4, CCR5 o CXCR4 en la superficie celular (Figura 5C y 6B).Similar results were observed in HIV-1 virus infection experiments (Figure 6C) with the T lymphocyte cell line MT-2 expressing the wild or mutated form of HDAC6-GFP, translated by viral spinoculation (Figure 6A, about 70% of the cells express the two enzyme forms). Acetylated cortical microtubules are poorly detected in MT-2 cells that express the wild form of the HDAC6-GFP protein (Figure 6D, determined by the absence of fluorescence in cells white (marked with arteriscus) when compared to cells parental or MT-2 cells that express the form mutated HDAC6-GFP protein (Figure 6D, see the fluorescence in cells at the bottom of the figure). Be observed that the wild enzyme HDAC6-GFP alters the HIV-1 virus entry and infection (Figure 6C, about 75% inhibition) by determination quantitative proviral DNA HIV-1-gag content in cells MT-2 infected 12 hours after infection with the HIV-1 virus (Figure 6C). On the other hand, the Overexpression of the HDAC6 enzyme did not modify the levels of CD4, CCR5 or CXCR4 on the cell surface (Figure 5C and 6B).
Por tanto, la susceptibilidad de las células a ser infectadas por el virus VIH-1 parece estar directamente relacionado con sus niveles de proteína \alpha-tubulina acetilada, e inversamente ligada a la actividad de la enzima HDAC6 (Figura 5E y 6C.)Therefore, the susceptibility of cells to being infected by the HIV-1 virus seems to be directly related to your protein levels α-tubulin acetylated, and inversely linked to the activity of the HDAC6 enzyme (Figure 5E and 6C.)
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Tal y como se ha comentado anteriormente, la interacción cooperativa debe tener lugar entre la envoltura viral y el receptor celular y las moléculas co-receptoras para que se produzca la entrada del virus (Layne S.P., et al., 1990. Nature 346: 277-9; Kuhmann S.E., et al., 2000. J. Virol 74: 7005-15) La modificación de la co-distribución de CD4 y de las moléculas co-receptoras en las áreas de contacto célula/virus puede alterar el proceso de formación del poro de fusión (Dimitrov D.S., et al., 1999. Virology 259: 1-6) y, por tanto, regular la infección por el virus VIH-1.As previously mentioned, cooperative interaction must take place between the viral envelope and the cellular receptor and the co-receptor molecules for the entry of the virus (Layne SP, et al ., 1990. Nature 346: 277 -9; Kuhmann SE, et al ., 2000. J. Virol 74: 7005-15) Modification of the co-distribution of CD4 and co-receptor molecules in the cell / virus contact areas can alter the process of fusion pore formation (Dimitrov DS, et al ., 1999. Virology 259: 1-6) and, therefore, regulate HIV-1 virus infection.
Por ello, se procedió a determinar si la concentración de la enzima HDAC6 y de la proteína \alpha-tubulina desacetilada localizadas en el área de contacto célula/célula durante la infección del virus VIH-1 inducían la formación de sincitios. En ambas células transformadas, HeLa y MT-2, la forma salvaje (wt) y mutada (dm) de la enzima HDAC6-GFP se localizaron en el citoplasma (Figura 5A, 6D y 7C), de forma similar a lo observado con la enzima endógena (Figura 7B). Las células HeLa P5 y MT-2 que expresan las dos formas de la enzima HDAC6 no sufrieron cambios morfológicos significativos y como se indica anteriormente, los niveles de CD4, CXCR4 y CCR5 en la superficie celular se mantuvieron inalterados (Figura 5C y 6B). Interesantemente, se observó que la proteína \alpha-tubulina acetilada estaba concentrada principalmente en el área de contacto de las células usando ambas células Env R5-tropic y X4-tropic (Figura 7B, indicado mediante flechas.)Therefore, we proceeded to determine if the HDAC6 enzyme and protein concentration deacetylated α-tubulin located in the cell / cell contact area during virus infection HIV-1 induced syncytium formation. In both transformed cells, HeLa and MT-2, the form wild (wt) and mutated (dm) of the HDAC6-GFP enzyme they were located in the cytoplasm (Figure 5A, 6D and 7C), so similar to that observed with the endogenous enzyme (Figure 7B). The HeLa P5 and MT-2 cells expressing the two forms of the HDAC6 enzyme did not undergo significant morphological changes and as indicated above, the levels of CD4, CXCR4 and CCR5 in the cell surface remained unchanged (Figure 5C and 6B). Interestingly, it was observed that the protein acetylated α-tubulin was concentrated mainly in the contact area of the cells using both Env R5-tropic and X4-tropic cells (Figure 7B, indicated by arrows.)
Seguidamente, se determinó la localización de la enzima HDAC6 durante la infección celular y se observó que el virus VIH-1 indujo la redistribución de la enzima HDAC6-GFP hacia las estructuras de pseudopodia, co-localizándose c on CXCR4 y CD4 (Figura 7C), lo cual indica que la enzima HDAC6 es reclutada en las áreas de contacto célula/virus VIH-1. Esta redistribución de la enzima HDAC6 fue independiente de su actividad enzimática, ya que tanto la forma salvaje como la mutada presentaron una localización similar (Figura 7C). Más aún, la proteína \alpha-tubulina acetilada además se concentra en la pseudopodia inducida por el virus VIH-1, aunque sólo en las células que expresan la forma inactiva (dm) de la enzima HDAC6-GFP (Figura 6D, ver fluorescencia en las figuras inferiores del panel derecho) o en células T no tratadas que presentan bajos niveles de la enzima endógena HDAC6 (Figura 7B), mientras que no se observa dicha concentración en células que sobre-expresan la forma activa (wt) de la enzima HDAC6-GFP (Figura 6D, evaluado por la ausencia de fluorescencia, células blancas en el panel derecho, ver asterisco).Next, the location of the HDAC6 enzyme during cell infection and it was observed that the HIV-1 virus induced redistribution of the enzyme HDAC6-GFP towards pseudopodia structures, co-locating c on CXCR4 and CD4 (Figure 7C), what which indicates that the HDAC6 enzyme is recruited in the areas of HIV-1 cell / virus contact. This redistribution of the HDAC6 enzyme was independent of its enzymatic activity, since that both the wild and the mutated form presented a similar location (Figure 7C). Moreover, the protein acetylated α-tubulin is also concentrated in HIV-1 virus-induced pseudopodia, although only in cells that express the inactive form (dm) of the HDAC6-GFP enzyme (Figure 6D, see fluorescence in the lower figures of the right panel) or in T cells not treated with low levels of endogenous enzyme HDAC6 (Figure 7B), while no such concentration is observed in cells that overexpress the active form (wt) of the enzyme HDAC6-GFP (Figure 6D, evaluated by the absence of fluorescence, white cells in the right panel, see asterisk).
La capacidad de la enzima tubulina desacetilasa HDAC6 de regular la co-distribución de CXCR4 y CD4 inducida por el virus VIH-1 se analizó durante las etapas iniciales del proceso infectivo. La cepa del virus VIH-1NL43 trópica X4 indujo el agrupamiento de CXCR4 y CD4 después de 90 minutos de la infección en células MT-2 transformadas ya sea con la forma salvaje (wt) o con la forma mutada (dm) de la enzima HDAC6-GFP (Figura 7C). La sobre-expresión de la forma activa (wt) de la enzima HDAC6-GFP no tuvo efecto en la co-distribución de CD4-CXCR4 (Figura 7C). Estos datos indican que la enzima HDAC6 altera la entrada y la infección por el virus VIH-1 por un mecanismo que no parece alterar las interacciones virus VIH-1/receptor-co-receptor en la membrana celular.The ability of the enzyme tubulin deacetylase HDAC6 to regulate the co-distribution of CXCR4 and CD4 induced by the HIV-1 virus was analyzed during initial stages of the infective process. The virus strain HIV-1NL43 Tropic X4 induced clustering of CXCR4 and CD4 after 90 minutes of cell infection MT-2 transformed with either the wild form (wt) or with the mutated form (dm) of the enzyme HDAC6-GFP (Figure 7C). Overexpression of the active form (wt) of the enzyme HDAC6-GFP had no effect on the co-distribution of CD4-CXCR4 (Figure 7C). These data indicate that the HDAC6 enzyme alters the input and HIV-1 virus infection by a mechanism that does not seem to alter virus interactions HIV-1 / receptor-co-receptor in the cell membrane.
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El anticuerpo monoclonal (mAb) anti-CD4 HP2/6 (IgG1) que inhibe la interacción gpl20/CD4 ya ha sido descrito anteriormente (Carrera A.C., et al., 1987. Eur. J. Immunol. 17: 179-86); el mAb anti-CD4 v4-ficoeritrina (PE) (IgG1) que no reacciona con el punto de unión gp120 fue proporcionado por Becton Dickinson (San José, CA). El anticuerpo policlonal sc-5255 anti-HDAC6 fue proporcionado por Santa Cruz Biotechnology Inc (Santa Cruz, CA), y el mAb anti-\alpha-tubulina B-5-1-2, el anti-tubulina acetilada 6-11B-1 y el anti-vimentina fueron proporcionados por Sigma Chemical Co. (St. Louis, MO). El TSA y el butirato sódico (Nabut) fueron adquiridos a Calbiochem (San Diego, CA). SDF-1\alpha fue proporcionado gentilmente por el Dr. F. Baleux (Pasteur Institute, Paris, Francia), el RANTES fue obtenido de R&D (Marina del Rey, CA). Los localizadores fluorescentes de células CMTMR y CMAC fueron obtenidas de Molecular Probes (Eugene, OR).The anti-CD4 monoclonal antibody (mAb) HP2 / 6 (IgG1) that inhibits the gpl20 / CD4 interaction has already been described previously (Carrera AC, et al ., 1987. Eur. J. Immunol. 17: 179-86); anti-CD4 v4-phycoerythrin (PE) (IgG1) mAb that does not react with the gp120 junction point was provided by Becton Dickinson (San Jose, CA). The polyclonal antibody sc-5255 anti-HDAC6 was provided by Santa Cruz Biotechnology Inc (Santa Cruz, CA), and the anti-α-tubulin mAb B-5-1-2, the acetylated anti-tubulin 6-11B-1 and anti-vimentin were provided by Sigma Chemical Co. (St. Louis, MO). TSA and sodium butyrate (Nabut) were purchased from Calbiochem (San Diego, CA). SDF-1α was kindly provided by Dr. F. Baleux (Pasteur Institute, Paris, France), RANTES was obtained from R&D (Marina del Rey, CA). The fluorescent locators of CMTMR and CMAC cells were obtained from Molecular Probes (Eugene, OR).
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Las líneas celulares T humanas Jurkat J77, las células MT-2 y las células Jurkat T que expresan la envoltura del virus VIH-1 (Env)-Hxbc2 (Jurkat Hxbc2) fueron cultivadas en el medio de cultivo RPMI 1640 suplementado con 10% de FCS. El clon celular HeLa P5, transformado de forma estable con el cDNA de las proteínas CD4 y CCR5 humanas y con un gen reportero \beta-Gal dirigido por el LTR del VIH (Pleskoff O., et al., 1997. Science 276: 1874-8) fue proporcionado por el Dr. M. Alizon (Hópital Cochin, Paris, Francia). Las células HeLa 243 y ADA fueron también proporcionadas por el Dr. M. Alizon, y co-expresan las proteínas Tat y Env del virus VIH-1 (Schwartz O., et al., 1994. Virology 198: 360-5; Pleskoff O., et al., 1997. Science 276: 1874-8). Los linfocitos de sangre periférica humanos (PBL) fueron obtenidos y aislados de donantes sanos usando un gradiente de densidad por centrifugación Ficoll-Hypaque (Amersham Biosciences, Buckinghamshire, UK). Las células PBL fueron activadas durante 3 días con 1 \mug/mL de PHL (Murex Diagnostics Corp. Norcross, GA) y entonces fueron cultivados con IL-2 (6 unidades/mL).Jurkat J77 human T cell lines, MT-2 cells and Jurkat T cells expressing the envelope of HIV-1 (Env) -Hxbc2 virus (Jurkat Hxbc2) were grown in RPMI 1640 culture medium supplemented with 10% of FCS The HeLa P5 cell clone, stably transformed with the cDNA of human CD4 and CCR5 proteins and with a β-Gal reporter gene directed by the HIV LTR (Pleskoff O., et al ., 1997. Science 276: 1874 -8) was provided by Dr. M. Alizon (Hópital Cochin, Paris, France). HeLa 243 and ADA cells were also provided by Dr. M. Alizon, and co-express the Tat and Env proteins of the HIV-1 virus (Schwartz O., et al ., 1994. Virology 198: 360-5; Pleskoff O., et al ., 1997. Science 276: 1874-8). Human peripheral blood lymphocytes (PBL) were obtained and isolated from healthy donors using a density gradient by Ficoll-Hypaque centrifugation (Amersham Biosciences, Buckinghamshire, UK). PBL cells were activated for 3 days with 1 µg / mL of PHL (Murex Diagnostics Corp. Norcross, GA) and were then cultured with IL-2 (6 units / mL).
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La construcción salvaje (wt)-HDAC6-GFP y su mutante (dm)-HDAC6-GFP, que presenta una doble mutación (H216A/H611A) que provoca la inactivación desacetilasa ya han sido descritas con anterioridad (Serrador J.M., et al., 2004. Immunity 20: 417-28). Estos dos vectores de expresión fueron transfectados en células HeLa P5 usando Megafectin-20 (Qbiogene Inc. Carlsbad, CA) de acuerdo con las instrucciones del fabricante.The wild construction (wt) -HDAC6-GFP and its mutant (dm) -HDAC6-GFP, which has a double mutation (H216A / H611A) that causes inactivation deacetylase have been previously described (Serrador JM, et al ., 2004. Immunity 20: 417-28). These two expression vectors were transfected into HeLa P5 cells using Megafectin-20 (Qbiogene Inc. Carlsbad, CA) according to the manufacturer's instructions.
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Las células MT-2 y Jurkat J77 que expresan GFP, la forma salvaje (wt) o mutada (dm) de HDAC6-GFP fueron obtenidas mediante la infección con un virus murino Moloney modificado (MLV), el cual es defectivo para la replicación. Brevemente, GFP, wt-HDAC6-GFP y dm-HDAC6-GFP fueron clonados en el vector bicistrónico pLZR-IRES/GHR (gentilmente proporcionado por el Dr. Antonio Bernad, Centro Nacional de Biotecnología (CSIC) Madrid, España). La producción retroviral y la transducción celular se llevó a cabo tal como se ha descrito anteriormente (Abad J.L., et al., 2002. J. Gene. Med. 4: 27-37).MT-2 and Jurkat J77 cells expressing GFP, the wild (wt) or mutated (dm) form of HDAC6-GFP were obtained by infection with a modified Moloney murine virus (MLV), which is defective for replication. Briefly, GFP, wt-HDAC6-GFP and dm-HDAC6-GFP were cloned into the bicistronic vector pLZR-IRES / GHR (kindly provided by Dr. Antonio Bernad, National Center for Biotechnology (CSIC) Madrid, Spain). Retroviral production and cell transduction was carried out as described previously (Abad JL, et al ., 2002. J. Gene. Med. 4: 27-37).
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Células no tratadas y tratadas con TSA o NaBut fueron lavadas e incubadas con los anticuerpos anti-CXCR4 o anti-CCR5 marcados con PE-12G5, o con anti-CD4 marcado con FITC durante 30 minutos a temperatura ambiente. Como controles se utilizaron otros mAbs frente a dominios irrelevantes. Para los ensayos de internalización de CXCR4, las células J77 fueron incubadas con distintas concentraciones de SDF-1\alpha durante 1 hora a 37ºC y posteriormente las células fueron analizadas como se ha descrito (Valenzuela-Fernandez A., et al., 2001. J. Biol. Chem. 276: 26550-8).Cells not treated and treated with TSA or NaBut were washed and incubated with anti-CXCR4 or anti-CCR5 antibodies labeled with PE-12G5, or with anti-CD4 labeled with FITC for 30 minutes at room temperature. As controls other mAbs were used against irrelevant domains. For the CXCR4 internalization assays, J77 cells were incubated with different concentrations of SDF-1α for 1 hour at 37 ° C and subsequently the cells were analyzed as described (Valenzuela-Fernandez A., et al ., 2001. J. Biol. Chem. 276: 26550-8).
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Las células HeLa P5, MT-2 y
Jurkat J77 fueron fijadas y permeabilizadas durante 3 minutos en
PBS 2% formalde-
hído- 0.5% Triton X-100, e
inmunomarcadas para \alpha-tubulina,
\alpha-tubulina acetilada o HDAC6 tal como se ha
descrito anteriormente (Grozinger C.M., et al., 1999. Proc.
Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96: 4868-73; Serrador J.M.,
et al., 2004. Immunity 20: 417-28). Las
células fueron visualizadas usando un fotomicroscopio Leica DMR
(Leica, Heidelberg, Alemania) y un microscopio confocal Leica
TCS-SP.HeLa P5, MT-2 and Jurkat J77 cells were fixed and permeabilized for 3 minutes in PBS 2% formalde-
Hybrid - 0.5% Triton X-100, and immunostained for α-tubulin, acetylated α-tubulin or HDAC6 as described previously (Grozinger CM, et al ., 1999. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96 : 4868-73; Serrador JM, et al ., 2004. Immunity 20: 417-28). The cells were visualized using a Leica DMR photomicroscope (Leica, Heidelberg, Germany) and a Leica TCS-SP confocal microscope.
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Las células fueron resuspendidas en 60 \muL de una solución MES (10 mM MES a pH 7.4, 150 mM de CiNa, 5 mM EGTA, 5 mM de MgCl_{2}) que contiene además un conjunto de inhibidores de proteasas (Roche Diagnostics GMBH, Mannheim, Alemania), se sonicaron 2 veces durante 30 segundos a 4ºC y hervidos en solución 5% \beta-mercaptoetanol durante 1 minuto a 100ºC. Los lisados celulares fueron analizados en un gel 12% SDS-PAGE e inmunomarcados para la proteína HDAC6, \alpha-tubulina, \alpha-tubulina acetilada y vicentina tal como se ha descrito (Serrador et al. (2004) HDAC6 deacetylase activity links the tunulin cytoskeleton with immune synapse organization. Immunity 20: 417-28).The cells were resuspended in 60 µL of a MES solution (10 mM MES at pH 7.4, 150 mM CiNa, 5 mM EGTA, 5 mM MgCl2) which also contains a set of protease inhibitors (Roche Diagnostics GMBH , Mannheim, Germany), were sonicated twice for 30 seconds at 4 ° C and boiled in 5% β-mercaptoethanol solution for 1 minute at 100 ° C. Cell lysates were analyzed on a 12% SDS-PAGE gel and immunolabelled for the HDAC6, α-tubulin, acetylated α-tubulin and vicentin protein as described (Serrador et al . (2004) HDAC6 deacetylase activity links the tunulin cytoskeleton with immune synapse organization. Immunity 20: 417-28).
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Los ensayos de fusión celular \beta-galactosidasa se realizaron tal como se ha descrito (Valenzuela-Fernandez A., et al., 2001. J. Biol. Chem. 276: 26550-8). Brevemente, las células HeLa 243 o HeLa ADA fueron co-incubadas con células HeLa P5 dispuestas en placas de 96 pocillos en un ratio 1:1 durante 16 horas. Entonces, las células fusionadas fueron lavadas, lisadas (50 \muL de solución de lisis) y la actividad enzimática se evaluó mediante quimioluminiscencia (ensayo de gen reportero \beta-gal, Roche Diagnostics GMBH). Cuando se indique, las células HeLa P5 fueron pre-tratadas con TSA o NaBut. La tinción X-Gal de los sincitios formados, después de 16 horas de co-cultivo celular se realizó mediante la fijación de las células con 0.5% glutaraldehido y marcaje con el sustrato de \beta-galactosidasa X-gal (5-bromo-4-cloro-3-indoil-\beta-D-galactopiranosida), tal como se ha descrito anteriormente (Pleskoff O., et al., 1997. Science 276: 1874-8).The β-galactosidase cell fusion assays were performed as described (Valenzuela-Fernandez A., et al ., 2001. J. Biol. Chem. 276: 26550-8). Briefly, HeLa 243 or HeLa ADA cells were co-incubated with HeLa P5 cells arranged in 96-well plates in a 1: 1 ratio for 16 hours. Then, the fused cells were washed, lysed (50 µL of lysis solution) and the enzymatic activity was evaluated by chemiluminescence (β-gal reporter gene assay, Roche Diagnostics GMBH). When indicated, HeLa P5 cells were pre-treated with TSA or NaBut. X-Gal staining of the syncytiums formed, after 16 hours of cell co-culture was performed by fixing the cells with 0.5% glutaraldehyde and labeling with the substrate of β-galactosidase X-gal (5-bromo-4 -chloro-3-indoyl-? -D-galactopyranoside), as described above (Pleskoff O., et al ., 1997. Science 276: 1874-8).
El ensayo de fusión celular de doble fluorescencia se realizó según está descrito (Valenzuela-Fernandez A., et al., 2001. J. Biol. Chem. 276: 26550-8). Brevemente, las células Jurkat Hxbc2, que expresan la Env Hxbc2 de la cepa trópica X4 del virus VIH-1, marcadas con CMAC fueron co-cultivadas con células TJ77 pre-cargadas con CMTMR. El sincitio celular, marcado con dos cromóforos, se detectó 16 horas después mediante citometría de flujo o microscopía fluorescente. Cuando se indica, las células fueron pre-incubadas con TSA, Nabut o mAb anti-CD4.The double fluorescence cell fusion assay was performed as described (Valenzuela-Fernandez A., et al ., 2001. J. Biol. Chem. 276: 26550-8). Briefly, Jurkat Hxbc2 cells, which express the Hxbc2 Env of the tropic strain X4 of the HIV-1 virus, labeled with CMAC were co-cultured with TJ77 cells pre-loaded with CMTMR. The cellular syncytium, labeled with two chromophores, was detected 16 hours later by flow cytometry or fluorescent microscopy. When indicated, the cells were pre-incubated with TSA, Nabut or anti-CD4 mAb.
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Las preparaciones altamente infecciosas de las cepas del virus VIH-1NL43 y VIH-1_{BAL}, se generaron mediante varios pases consecutivos de los aislados de VIH-1 originales aislados de células mononucleares de sangre periférica (PBMC) tal como se ha descrito (Valenzuela A., et al., 1997. J. Virol. 71: 8289-98). Brevemente, las células PBMC fueron infectadas con una dosis sincrónica del virus VIH-1_{NL43} Y VIH-1_{BAL}, los sobrenadantes del cultivo (centrifugados a 5.000 x g durante 10 minutos) se recuperaron tres días después y mantenidos a 70°C. Alícuotas descongeladas frescas fueron filtradas mediante un filtro de tamaño de poro de 0.22 \mum antes de sus uso.Highly infectious preparations of HIV-1NL43 and HIV-1BAL virus strains were generated by several consecutive passes of the original HIV-1 isolates isolated from peripheral blood mononuclear cells (PBMC) as described ( Valenzuela A., et al ., 1997. J. Virol. 71: 8289-98). Briefly, PBMC cells were infected with a synchronous dose of HIV-1 NL43 and HIV-1 BAL virus, culture supernatants (centrifuged at 5,000 xg for 10 minutes) were recovered three days later and kept at 70 ° C. Fresh defrosted aliquots were filtered through a 0.22 µm pore size filter before use.
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La infección y entrada del virus VIH-1 NL43 se ensayó en células PBL activadas mediante PHA o en células MT-2. Cuando se indique, las células T pre-tratadas con los mAbs anti-CD4 (5 \mug/mL), SDF-1\alpha (300 nM), AZT (5 \mug/mL), TSA o NaBut. La entrada del virus VIH-1 en las células MT-2 se monitorizó durante 12 horas después de la infección con VIH-1 con la medida del DNA proviral gag VIH-1 mediante Taqman-PCR usando cebadores específicos tal como se ha descrito anteriormente (Zhao Y., et al., 2002. J. Clin. Microbiol. 40: 675-8). La infección de VIH-1 de células PBL activadas con PHA se evaluaron midiendo la concentración de p24 en el sobrenadante de los cultivos mediante ELISA (INNOTEST HIV-1 antigen aAb Innogenetic N.Y. Ghent, Bélgica) tal como se ha descrito (Valenzuela A., et al., 1997. J. Virol. 71: 8289-98).Infection and entry of the HIV-1 NL43 virus was tested in PBL cells activated by PHA or in MT-2 cells. When indicated, T cells pre-treated with anti-CD4 mAbs (5 µg / mL), SDF-1α (300 nM), AZT (5 µg / mL), TSA or NaBut. The entry of HIV-1 virus into MT-2 cells was monitored for 12 hours after infection with HIV-1 with the measurement of HIV-1 gag proviral DNA by Taqman-PCR using specific primers as described above ( Zhao Y., et al ., 2002. J. Clin. Microbiol. 40: 675-8). HIV-1 infection of PBL cells activated with PHA were evaluated by measuring the concentration of p24 in the culture supernatant by ELISA (INNOTEST HIV-1 antigen aAb Innogenetic NY Ghent, Belgium) as described (Valenzuela A., et al ., 1997. J. Virol. 71: 8289-98).
La infección con cepas del virus VIH-1_{NL43} y VIH-1_{BAL}, de las células HeLa P5 se realizó en placas de 96 pocillos durante 5 horas a 37°C. El virus fue eliminado mediante lavado (PBS) y las células infectadas fueron tratadas con tripsina (5 minutos a 37°C). Las células HeLa P5 fueron cultivadas durante las próximas 52 horas. Entonces, las células infectadas fueron lisadas, y los niveles de infección de VIH-1 fueron evaluados mediante medida de \beta-galactosidasa. Cuando se indique, las células fueron pre-tratadas con TSA o NaBut durante 2 horas a 37ºC antes de la infección con VIH-1.Infection with virus strains HIV-1_ {NL43} and HIV-1_ {BAL}, of HeLa P5 cells were performed in 96-well plates for 5 hours at 37 ° C. The virus was removed by washing (PBS) and the Infected cells were treated with trypsin (5 minutes at 37 ° C). HeLa P5 cells were cultured during the next 52 hours. Then, the infected cells were lysed, and the HIV-1 infection levels were evaluated by measurement of β-galactosidase. When indicate, the cells were pre-treated with TSA or NaBut for 2 hours at 37 ° C before infection with HIV-1
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Se generó un siRNA de doble cadena frente a la secuencia de HDAC6 comprendida entre los nucleótidos 211-231 (Eurogenentec, Seraing, Bélgica) tal como se ha descrito (Serrador J.M., et al., 2004. Immunity 20: 417-28). Las células HeLa P5 fueron transfectadas con este siRNA a una concentración final de 200 nM utilizando Oligofectamine (Invitrogen Corp. Carslbad, CA) según las instrucciones del fabricante. La transfección control negativo con sólo reactivo, o con mezclas de transfección con un siRNA de doble cadena (Eurogenentec, Seraing, Bélgica) que no reconocen ninguna proteína eucariota, se utilizaron como controles. Las células fueron transfectadas dos veces durante 3 días y recogidas 24 horas después de la última transfección. Los lisados celulares totales (40 \mug) se analizaron mediante Western blot con anticuerpos anti-HDAC6, anti-\alpha-tubulina acetilada y anti-\alpha-tubulina.A double stranded siRNA was generated against the HDAC6 sequence between nucleotides 211-231 (Eurogenentec, Seraing, Belgium) as described (Serrador JM, et al ., 2004. Immunity 20: 417-28). HeLa P5 cells were transfected with this siRNA at a final concentration of 200 nM using Oligofectamine (Invitrogen Corp. Carslbad, CA) according to the manufacturer's instructions. Negative control transfection with reagent only, or with transfection mixtures with a double stranded siRNA (Eurogenentec, Seraing, Belgium) that do not recognize any eukaryotic protein, were used as controls. The cells were transfected twice for 3 days and collected 24 hours after the last transfection. Total cell lysates (40 µg) were analyzed by Western blotting with anti-HDAC6, acetylated anti-α-tubulin and anti-α-tubulin antibodies.
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Las células Jurkat J77 y MT-2 transfectadas con la forma salvaje (wt) de HDAC6-GFP o mutada (dm) HDAC6-GFP fueron co-cultivadas con la cepa VIH-1_{NL43} (MOI, 1) durante 90 minutos a 37ºC. Entonces, las partículas virales fueron aclaradas y las células fijadas con un 2% paraformaldehido. La co-distribución de CD4 y CXCR4 en las estructuras de pseudopodia se analizó mediante inmunofluorescencia de las células marcadas con un anticuerpo monoclonal no neutralizanet PE-v4 y con Alexa 350-estreptavidina contra un anticuerpo monoclonal primario biotinilado anti-CXCR4.Jurkat J77 and MT-2 cells transfected with the wild form (wt) of HDAC6-GFP or mutated (dm) HDAC6-GFP were co-cultivated with the strain HIV-1 NL43 (MOI, 1) for 90 minutes at 37 ° C. Then, the viral particles were cleared and the cells set with 2% paraformaldehyde. The co-distribution of CD4 and CXCR4 in structures of pseudopodia was analyzed by immunofluorescence of the cells labeled with a non-neutralizanet monoclonal antibody PE-v4 and with Alexa 350-streptavidin against a biotinylated primary monoclonal antibody anti-CXCR4.
<110> UNIVERSIDAD AUTONOMA DE MADRID<110> UNIVERSITY AUTONOMA DE MADRID
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<120> USO DE COMPUESTOS AGONISTAS DE LA ACTIVIDAD TUBULINA DESACETILASA DE HDAC6 EN LA ELABORACIÓN DE COMPOSICIONES FARMACÉUTICAS, DICHAS COMPOSICIONES FARMACÉUTICAS Y SUS APLICACIONES EN EL TRATAMIENTO DE INFECCIONES VIRALES<120> USE OF AGONIST COMPOUNDS OF THE HDAC6 TUBULINA DEACETILASE ACTIVITY IN THE ELABORATION OF PHARMACEUTICAL COMPOSITIONS, SUCH PHARMACEUTICAL COMPOSITIONS AND ITS APPLICATIONS IN THE TREATMENT OF VIRAL INFECTIONS
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<130> P574/2005<130> P574 / 2005
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<160> 2<160> 2
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<170> PatentIn version 3.3<170> PatentIn version 3.3
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<210> 1<210> 1
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<211> 3648<211> 3648
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<212> DNA<212> DNA
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<213> Homo sapiens <213> Homo sapiens
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<220><220>
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<221> CDS<221> CDS
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<222> (1)..(3648)<222> (1) .. (3648)
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<223> Secuencia codificante de HDAC6<223> HDAC6 coding sequence
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<212> PRT<212> PRT
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<213> Homo sapiens <213> Homo sapiens
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