Cum provoacă cancer HPV (Papilomavirusul Uman)

Publicat pe 13 august 2025 în Virology Journal, un studiu din cadrul Departamentului de Științe Medicale și Moleculare al Universității Delaware, bazat pe o analiză bioinformatică avansată, explorează modul în care reziduurile conservate ale proteinei E2 – o componentă esențială a genomului HPV – determină capacitatea virusului de a se replica și de a induce cancer.

Context

Virusul papiloma uman (HPV) este cea mai frecventă infecție virală cu transmitere sexuală, fiind responsabil pentru o gamă largă de tumori, inclusiv cancerul de col uterin, cancerul orofaringian, penian și anal. Genomul său, de aproximativ 8 kilobaze, conține gene timpurii (E1, E2, E6, E7), gene târzii (L1 și L2) și o regiune de control denumită Long Control Region (LCR).

Proteina E2 joacă un rol central în reglarea expresiei genelor oncogene E6 și E7, în inițierea replicării ADN-ului viral prin recrutarea helicazei E1 și în menținerea numărului de copii virale. Aceasta acționează prin legarea dimerică la secvențe specifice de ADN din LCR, cunoscute ca E2 binding sites (E2BS), caracterizate printr-un motiv palindromic 5′-ACCgNNNNcGGT-3′.

Cercetări anterioare au arătat că modificări minore, de un singur nucleotid, în aceste regiuni pot influența semnificativ gradul de oncogenitate al diferitelor tulpini HPV. Totuși, baza structurală a acestor diferențe funcționale a rămas insuficient elucidată.

Despre studiul actual

Autorii au utilizat metode computaționale complexe, inclusiv aliniamente multiple de secvențe (MSA), analiză filogenetică și modelare structurală proteică cu AlphaFold3, pentru a identifica regiunile proteinei E2 care sunt puternic conservate la nivel evolutiv.

Analiza s-a desfășurat pe mai multe niveluri:

• Comparativ între genuri virale – Alpha, Beta și Gamma HPV, care prezintă tropisme tisulare distincte (mucos vs. cutanat).

• Focalizare pe genul Alpha – ce include tipurile cu risc oncogenic ridicat (HPV16, 18, 52) și scăzut (HPV6).

• Analiză structurală detaliată – asupra tulpinilor reprezentative: HPV18 (risc crescut), HPV6 (risc scăzut) și HPV52 (subgenotip B2, cu potențial oncogenic ridicat).

Prin vizualizare în PyMOL, cercetătorii au observat că reziduurile conservate se grupează în două regiuni esențiale:

• Domeniul C-terminal, responsabil de legarea la ADN, în apropierea suprafeței de interacțiune cu secvențele E2BS;

• Domeniul N-terminal de transactivare, implicat în interacțiunea cu helicaza E1 și alte proteine celulare.

Un aspect central al studiului este analiza substituției T309P din proteina E2 a tulpinii HPV52 sublinia B2, o mutație care ar putea modifica conformația domeniului de legare la ADN și, implicit, funcția de reglare a oncogenelor virale.

Rezultate

Conservarea structurală și funcțională

Modelele structurale ale E2 au evidențiat o organizare stabilă, cu 8 helixuri α și 12 catene β, ce formează o arhitectură dimerică necesară pentru legarea secvențelor ADN. Reziduurile N297, K300, Y304 și R305, aproape invariabile între tulpinile HPV, interacționează direct cu fosfații ADN-ului și asigură recunoașterea fidelă a secvenței palindromice 5′-ACCgNNNNcGGT-3′.

Comparând structurile cristaline ale HPV18 (PDB: 1JJ4) și HPV6 (PDB: 2AYB), autorii au arătat că, deși arhitectura generală este similară, diferențele subtile în regiunea buclelor pot modifica gradul de curbură al ADN-ului, influențând afinitatea de legare și, implicit, potențialul oncogenic.

Conservarea sarcinilor electrice

Analizele au evidențiat o conservare strictă a distribuției de sarcini:

• Domeniul C-terminal prezintă reziduuri bazice (arginină și lizină) care stabilizează legătura electrostatică cu ADN-ul;

• Domeniul N-terminal conține zone acide indispensabile pentru recrutarea co-activatorilor celulari.

Aceste trăsături sunt esențiale pentru menținerea stabilității complexului E2–ADN și pentru reglarea transcripțională a genelor virale.

Variabilitatea funcțională și substituția T309P

Un rezultat notabil al studiului este identificarea mutației T309P în proteina E2 a subliniei HPV52 B2, o variantă prevalentă în Asia de Est și asociată cu un risc oncogenic crescut. Modelarea structurală sugerează că înlocuirea treoninei cu prolină generează:

• o curbură accentuată a lanțului polipeptidic,

• modificări ale structurii secundare locale,

• și alterarea potențială a afinității pentru ADN.

Interesant, prolina este nativ prezentă la poziția omoloagă și în alte tulpini oncogene, precum HPV33 și HPV58, ceea ce indică un posibil motif structural comun asociat funcțiilor oncogenice.

În contrast, majoritatea tipurilor HPV (aprox. 61%) au în această poziție o lizină, inclusiv tulpinile HPV16, HPV18 și HPV35. Această diversitate de aminoacizi, în funcție de genotip, pare să definească strategii alternative de replicare și integrare virală, influențând gradul de oncogenicitate.

Implicații terapeutice

E2 acționează ca reprimor al oncogenelor E6 și E7, iar pierderile funcției E2 – de obicei prin integrarea genomului viral în ADN-ul gazdei – duc la dereglarea expresiei oncogenelor și la inițierea carcinogenezei.

În cancerele orofaringiene HPV-pozitive, expresia E2 este adesea menținută, fiind un marker de prognostic favorabil. Autorii sugerează că molecule mimetice E2 sau compuși care stabilizează structura sa reactivă ar putea constitui noi strategii terapeutice pentru inhibarea replicării virale și a transformării neoplazice.

Concluzii

Studiul condus de Sean Fletcher și colaboratorii săi oferă o hartă structurală și funcțională detaliată a reziduurilor conservate din proteina E2 a virusului papiloma uman, demonstrând cum mutații punctiforme minore – precum T309P – pot avea efecte majore asupra afinității de legare la ADN și a capacității virusului de a modula expresia oncogenelor.

Rezultatele confirmă că:

• Domeniile N-terminal și C-terminal ale E2 sunt puternic conservate și esențiale pentru interacțiunea cu ADN-ul și proteinele gazdei;

• Mutațiile în aceste regiuni pot modifica echilibrul dintre replicare și integrare virală, determinând risc oncogenic diferențiat;

• Aceste regiuni conservate oferă ținte promițătoare pentru terapii antivirale și antitumorale direcționate.

Lucrarea marchează un pas semnificativ în înțelegerea mecanismelor moleculare prin care HPV induce cancer, oferind o bază solidă pentru dezvoltarea de intervenții terapeutice personalizate.