Análisis de las interacciones entre las proteínas Transcriptasa inversa (RT) y DNA del virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1 (VIH-1) a través de dinámica molecular. (2023)
El VIH ha sido un tema de preocupación a nivel global y continúa siendo uno de los desafíos más apremiantes en la esfera de la salud pública a nivel mundial. La elevada diversidad genética del virus ha dado lugar a mutaciones en la RT que confieren resistencia a diversos inhibidores de la RT. Por lo tanto, esta tesis se centró en analizar las interacciones entre las proteínas RT y el ADN del virus de la Inmunodeficiencia Humana tipo 1 (VIH-1) mediante dinámica molecular. El estudio comenzó con la búsqueda de secuencias en la base de datos Protein Data Bank (PDB) que contienen cristales de los complejos RT WT-DNA y RT mutante-DNA. Para obtener estructuras iniciales, se utilizó un modelo generado por AlphaFold2 para la RT mutante, debido a que el cristal encontrado tenía Gaps, mientras que se usó la estructura del PDB para la RT WT. A su vez, se llevó a cabo un modelado de la proteína mutante, seleccionando el mejor candidato generado por AlphaFold2 y validando su estructura con la herramienta MatchMaker. Posteriormente, se preparó el sistema para la simulación de dinámica molecular, que implicó la adición de iones y agua, así como la parametrización de las interacciones entre átomos y moléculas utilizando campos de fuerza específicos. Simultáneamente, se realizó una fase de minimización en el sistema, seguida de calentamiento y equilibrio bajo condiciones de presión constante. Finalmente, se llevó a cabo una simulación de producción de 100 ns. La relevancia biológica de estas mutaciones radica en su potencial impacto en la eficacia de los tratamientos antirretrovirales y la capacidad del VIH-1 para resistirlos. Es por esta razón que resultados revelaron diferencias significativas en la estructura y flexibilidad entre la RT mutante y la RT WT, lo que sugiere que las mutaciones pueden influir en la estabilidad y la función de la proteína. Además, se calculó la energía libre de unión a través de mecánica molecular - área de superficie basada en Poisson-Boltzmann (MM/PBSA) para evaluar la afinidad entre la RT y el ADN. Posteriormente, se identificaron residuos específicos que contribuyen significativamente a la estabilidad del complejo. Asimismo, se analizaron las interacciones entre residuos a lo largo de la simulación, identificando cinco categorías de interacciones: aniónicas, hidrofóbicas, contactos de van der Waals, interacciones tipo pi-stacking y enlaces donadores y aceptores de puentes de hidrógeno. Los resultados revelaron diferencias en las interacciones en la RT mutante y la RT WT, lo que proporciona información valiosa sobre cómo las mutaciones pueden alterar la dinámica molecular de la proteína. Los resultados sugieren la hipótesis de que la RT mutante, al tener un mayor número de interacciones en los tipos de Anionic, VdWcontact y HBAaceptor, podría estar mejor preparada para resistir la acción de los fármacos antirretrovirales. Por otro lado, la RT WT, al carecer de estas interacciones en la misma medida, podría ser menos eficaz en la resistencia a los medicamentos. Para concluir, esta tesis utilizó la dinámica molecular para analizar las interacciones entre las proteínas RT y el ADN del VIH-1, proporcionando información esencial sobre cómo las mutaciones en la RT pueden afectar su estructura y función, así como su capacidad de resistir a los tratamientos antirretrovirales. Los resultados obtenidos tienen implicaciones significativas en la investigación y el tratamiento del VIH-1.