reacções bioquímicas, mesmo as complexas como a replicação do genoma do ADN das células, seguindo o princípio de que o processo é regulado pela concentração do substrato e pelas enzimas que mediam o processo. Deoxynucleoside triphosphates (dNTPs), os substratos para a polimerização de DNA, enzimas, têm sido conhecidos a ser limitado em sua concentração nas células, porque a enzima que sintetiza deoxynucleotides de ribonucleotides, fórmula química redutase (RNR), é sintetizada e carboximetilcelulose ativado como células introduza a fase S (1, 2). RNR, descoberto por Peter Reichard há 52 anos (3), converte todos os quatro difosfatos ribonucleotídicos (rNDPs) para os respectivos desoxinucleósidos (dNDPs), que são então rapidamente convertidos para dNTP. Os baixos níveis e a actividade da RNR fornecem dNTPs suficientes para a síntese do ADN mitocondrial e para a reparação do ADN em células não cicláveis e durante a fase G1 do ciclo da divisão celular em células em proliferação, mas os níveis e a actividade da RNR são enormemente aumentados à medida que as células se comprometem a replicar o ADN durante a fase S do ciclo da divisão celular ou após uma extensa reparação do ADN (4). Com efeito, a RNR é uma das enzimas mais regulamentadas conhecidas. Os mamíferos enzima sintetiza os quatro dNDPs em um ciclo, é allosterically ativado por dATP, dTTP, e dGTP para equilibrar os níveis relativos de quatro dNTPs (dCTP, dTTP, dGTP e dATP), e é um feed-back–inibida por dATP, porque dATP é a última mistura de dntp a ser realizado no ciclo de sintetizar todos os quatro dNTPs por um único RNR enzima (1). As proteínas inibitórias específicas (em leveduras) também controlam a actividade RNR e os níveis de subunidades RNR são regulados pela transcrição dependente do ciclo celular dos genes que codificam as subunidades e pela estabilidade da proteína subunidade (4, 5). Com base nestas observações, pode-se esperar que a síntese dNTP por RNR seja suficiente para controlar como e quando ocorre a replicação do ADN do genoma, uma vez que RNR é apenas maximalmente ativo durante a fase S. No entanto, estudos recentes, incluindo aqueles que emergem de estudos distantes de como a replicação do HIV é restrita a certos tipos de células (6, 7), descobriram um novo controle dos níveis de dNTP, destruição dNTP. O motivo Alfa estéril e o domínio HD contendo a proteína 1 (SAMHD1) é uma trifosfohidrolase desoxinucleósida que cliva dNTPs ao desoxinucleósido respectivo e a um trifosfato (8). In PNAS, Franzolin et al. (9) demonstrar que a destruição do dNTP pelo SAMHD1 também contribui para o controlo da concentração do dNTP durante o ciclo de divisão celular das células em proliferação, afectando assim tanto a replicação do ADN como a progressão do ciclo celular.

SAMHD1 contém dois domínios reconhecidos, um domínio SAM (motivos Alfa estéreis) de função desconhecida, e um domínio HD que contém ácido aspártico catalítico e resíduos de histidina que formam o núcleo catalítico da enzima (8). O SAMHD só pode hidrolizar dGTP quando cada dNTP é fornecido individualmente, mas pode hidrolizar dTTP, dCTP e dATP quando a dGTP está presente como cofactor. a dGTP provavelmente atua como um ativador alostérico da enzima dimérica (8), embora um relatório recente sugira que a enzima pode funcionar como um tetrâmero (10). A observação de que o SAMHD1 pode degradar o dGTP sozinho e que o mesmo dNTP pode ativar alostericamente a trifosfohidrolase pode ser um mecanismo para equilibrar as concentrações dos quatro dNTPs na célula. É possível que os níveis de dNTP sejam determinados pela afinidade da dGTP para o local alostérico de SAMHD1.Franzolin et al. (9) demonstrar que o SAMHD1 está intimamente envolvido no controlo dos níveis de dNTP, não só em células não cancerígenas em que a enzima é abundantemente expressa, mas também em células cíclicas. Sua observação termina com a noção anterior de que a síntese de dNTPs por RNR foi o principal mecanismo que regulou a concentração intracelular de dNTPs durante o ciclo celular. O SAMHD1 está presente no núcleo de células de fase G1, enquanto as subunidades RNR são proeminentes no citoplasma, aumentando seus níveis em células de fase S (9). A depleção dos níveis de SAMHD1 nas células cíclicas aumentou a concentração de dNTP em células não–s-fase e causou uma paragem na fase G1. Curiosamente, a desregulamentação da inibição do feedback da RNR em células de levedura causou níveis elevados de dNTP e uma parada na fase G1, de modo que os níveis de dNTPs têm um efeito direto no controle da progressão do ciclo celular (11). Sabe-se que concentrações incontroladas e elevadas de dNTP são mutagénicas para a replicação do genoma (12), razão pela qual as células se esforçam muito para acasalar intimamente a concentração dos quatro dNTPs na síntese do ADN durante a fase S.

o gene que codifica o SAMHD1 foi descoberto como um gene IFN-γ induzido nos macrófagos peritoneal do rato (13). A indução do SAMHD1 em células diferenciadas faz agora sentido porque apenas níveis baixos de dNTP seriam necessários em células não proliferantes para manter a mitocôndria e para a reparação do ADN. É provável que níveis elevados de dNTP possam causar problemas com a manutenção da função mitocondrial, o que pode ocorrer em doentes com síndrome de Aicardi–Goutières (AGS), uma encefalopatia inflamatória geneticamente hereditária que se assemelha clinicamente a infecções virais congénitas e certos tipos de autoimunidade (14). As mutações AGS no gene SAMHD1 reduzem a actividade catalítica ou a activação alostérica pela dGTP, ambas causando um aumento nos níveis intracelulares de dNTP, o que pode contribuir para uma diferenciação defeituosa das células imunitárias inatas.

de interesse é a observação de que o SAMHD1 restringe certas Lentivirus, incluindo o HIV1, da replicação em células não cancerígenas, uma vez que os níveis de dNTP não são suficientes para que a transcriptase reversa Copie o modelo de ARN recebido. Alguns lentivírus, como o HIV2 e o vírus da imunodeficiência símia, transportam uma proteína chamada Vpx que causa a degradação do SAMHD1, permitindo assim um aumento do dNTPs e a cópia do genoma de RNA para o DNA (6, 8, 15). O Km para diferentes inversa transcriptases variar e contribuir para a célula hospedeira-especificidade para a replicação do vírus, um processo influenciado pela presença ou ausência de SAMHD1 (16). O fenótipo da AGS é consistente com mutações SAMHD1 causando níveis mais elevados de dNTP que, por sua vez, poderia levar a uma infecção pelo vírus mais robusto para os vírus que têm uma DNA polimerase com um Km que requer o aumento dos níveis de dNTP. No entanto, apenas os vírus que codificam as suas próprias enzimas polimerizadoras de ADN Irão replicar-se em células não cancerígenas, porque a maquinaria celular que reproduz o ADN do hospedeiro não está activa. Uma vez removida a potente actividade da trifofohidrolase dNTP do SAMHD1, a polimerase do vírus pode replicar o genoma do vírus. Assim, os vírus do ADN, como o vírus herpes simplex tipo 1 e o vírus vaccinia, que codificam as suas próprias polimerases do ADN, podem replicar-se em células não cancerosas se o SAMHD1 for removido (17).a observação surpreendente de Franzolin et al. (9), que nas células cíclicas o SAMHD1 não está presente na fase S, sugere que é degradado pela proteólise dependente da ubiquitina à medida que as células transitam da fase G1 para a fase S. A proteína SAMHD1 pode ser fosforilada pela ciclina a-CDK2 (18). Esta cinase é activada na transição de fase G1-para-S nas células humanas e é responsável pelo início da síntese de ADN real a partir de complexos pré-clínicos que foram montados durante a fase G1 em todas as origens da replicação de ADN (19). Uma possibilidade é que a fosforilação da proteólise da enzima mediada pela Ub do SAMHD1 na transição de fase G1-A-S(Fig. 1).

estudos recentes demonstraram que o SAMHD1 é fosforilado num local CDK, T592 (18, 20). Mutações que alteram ou imitam a fosforilação neste resíduo perderam a capacidade de restringir a replicação do VIH. Estes mutantes mantiveram a sua capacidade de hidrolisar TTP na presença da dGTP e não alteraram os níveis de dNTP nas células (20). Com base nestas observações, foi levantada a possibilidade de que a capacidade do SAMHD1 para restringir a replicação de retrovírus não foi por causa de sua capacidade de degradar dNTPs celulares. No entanto, esta conclusão deve agora ser temperada à luz dos recentes resultados de Franzolin et al. (9), uma vez que os níveis de dNTP nas células que expressam o tipo selvagem versus o samhd1 mutante foram medidos em células não cancerígenas (células mielóides u937 estimuladas por PMA). Em contraste, a capacidade das proteínas de tipo selvagem e mutantes para restringir a replicação retroviral foi medida em células ciclistas. Talvez nas células não cicláveis a actividade da fosfohidrolase dNTP não seja afectada pela fosforilação porque a cinase está ausente, ou a E3-ligase relevante que mediou a degradação dependente da Ub do SAMHD1 não é expressa. Em células cíclicas, no entanto, tanto cyclin a-CDK2 quanto E3-ligase podem induzir a destruição do SAMHD1, aumentando os níveis de dNTP e permitindo a replicação do vírus. É evidente que são necessários estudos futuros para explorar a forma como os níveis de SAMHD1 são controlados tanto nas células de ciclismo como nas células não cicláveis. Importante, a observação de que apenas as células ciclistas de fase G1 expressam o SAMHD1 terá de ser tida em consideração na interpretação dos resultados sobre como a actividade do SAMHD1 afecta tanto o genoma como a replicação do ADN do vírus e como o dNTPs pode afectar a função celular na imunidade inata. Apesar de 52 anos de investigação do metabolismo dNTP, parece haver muito mais a fazer!