Нашли все белки вич
Обновлено: 18.04.2024
ТАСС, 28 марта. Молекулярные биологи выяснили, что один из белков оболочки SARS-CoV-2 блокирует работу клеточных систем, критических важных для проникновения ВИЧ в клетки и формирования новых частиц вируса иммунодефицита. Результаты опытов ученых были опубликованы в статье в электронной библиотеке bioRxiv.
"Наши опыты показали, что белок Е коронавируса, критически важный для "побега" вирусных частиц из зараженных клеток, мешает вирусу иммунодефицита успешно заражать человеческие клетки. Это связано с тем, что данный вирусный пептид мешает сборке белков ВИЧ и заставляет клетки чаще уничтожать их", - пишут исследователи.
За последние годы ученые провели несколько десятков исследований, посвященных тому, как часто люди одновременно заражаются различными вирусными инфекциями. Группа американских молекулярных биологов под руководством Эдварда Стивенса, профессора университета штата Канзас в Канзас-Сити (США), открыла еще один необычный пример взаимодействия вирусов, одновременно присутствующих в организме человека.
Профессор Стивенс и его коллеги обратили внимание на то, что коронавирус нового типа и ВИЧ используют примерно одни и те же механизмы для образования пор в оболочке зараженных клеток, через которые их покидают новые вирусные частицы. Это заставило ученых сравнить структуру и механизмы работы оболочечных белков Е и Vpu, которые SARS-CoV-2 и ВИЧ используют для формирования отверстий в оболочке клеток.
Взаимодействия вирусов
В ходе этого сравнения исследователи проверили, что произойдет, если ввести в культуру зараженных или здоровых клеток молекулы одного из этих белков, а затем попытаться заразить их вирусом иммунодефицита или SARS-CoV-2. Эти опыты показали, что зараженные клетки почти переставали вырабатывать новые частицы ВИЧ, если биологи предварительно обрабатывали их раствором белка E.
Аналогичные, хотя и менее выраженные результаты биологи получили в ходе опытов с аналогами белка E, которые производятся вирусами SARS-CoV-1 и HCoV-OC43, возбудителями атипичной пневмонии и простуды. Подобное открытие заставило профессора Стивенса и его коллег детально изучить, как появление белка E внутри клеток влияет на процесс производства новых частиц ВИЧ.
Последующие опыты указали на то, что белки коронавирусов не мешали интеграции и считыванию генома ВИЧ, но при этом они подавляли производство его белков, необходимых для сборки новых вирусных частиц или же играющих важную роль в заражении клеток. В дополнение к этому, ученые обнаружили, что белок Е активировал клеточные системы, способствующие очистке зараженных клеток от вирусных белков.
По словам профессора Стивенса и его коллег, пока ученые не могут сказать, почему это происходит, а также как коронавирусы приобрели подобную способность. Последующие опыты, как надеются исследователи, раскроют историю эволюции белка Е и позволят ученым понять, можно ли будет его приспособить для борьбы с ВИЧ.
Обнаружение белка CARD8 открыло возможность использования его для уничтожения всех "спящих" копий ВИЧ в организме пациента вне зависимости от того, насколько сильно мутировал вирус, атакуя ту его часть, которая является одинаковой для всех его версий
ТАСС, 4 февраля. Биологи из США выяснили, что один из белков врожденной иммунной системы CARD8 способен распознавать следы присутствия одного из ключевых белков ВИЧ внутри клеток и оповещать об этом остальной организм. Это позволяет использовать его для очистки тела от "спящего" ВИЧ, сообщила в четверг пресс-служба Университета Вашингтона в Сент-Луисе (WUSTL) со ссылкой на статью в журнале Science.
"Обнаружение белка CARD8 открыло возможность использования его для уничтожения всех "спящих" копий ВИЧ в организме пациента вне зависимости от того, насколько сильно мутировал вирус, атакуя ту его часть, которая является одинаковой для всех его версий. Подобная терапия радикально улучшит жизнь даже тех пациентов, в чьем организме ВИЧ остается подавленным благодаря антиретровирусной терапии", - заявил Шань Лян, доцент WUSTL, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
ВИЧ проникает в иммунные клетки человека, используя белки, которыми покрыта его оболочка. Структура этих молекул, а также связанных с ними нитей сахаров быстро меняется по мере размножения вируса, что вынуждает иммунитет постоянно вырабатывать новые наборы антител. В конечном итоге в этой гонке почти всегда побеждает вирус, если пациент не принимает антиретровирусных лекарств.
В свою очередь их прием ведет к тому, что вирус переходит в своеобразную спячку, не формирует новых вирусных частиц и не проявляет себя в жизни клетки. Это позволяет ему избегать внимания иммунитета и быстро восстанавливать прежние масштабы инфекции после того, как прием лекарств прекращается. Ученые уже два десятилетия пытаются создать способы уничтожения всех следов "спящего" вируса или зараженных им клеток, но пока существенных успехов достичь не удалось.
Шань Лян и его коллеги сделали большой шаг к решению этой задачи, изучая реакцию врожденной иммунной системы клеток на проникновение и размножение частиц ВИЧ внутри них.
Помощь врожденного иммунитета
В частности, их интересовало то, взаимодействуют ли какие-то белки или молекулы РНК, производимые клеткой, с различными компонентами вирусных частиц, из которых собираются новые копии ВИЧ во время активной фазы инфекции. Подобным образом клетки защищают организм от дальнейшего распространения бактериальных инфекций, начиная вырабатывать сигналы опасности при появлении токсинов микробов внутри них, что привлекает внимание иммунитета.
Оказалось, что подобную роль в случае с вирусом иммунодефицита может исполнять белок CARD8, распознающий молекулы ВИЧ-протеазы - белка, играющего ключевую роль в сборке новых вирусных частиц. Этот фермент разрезает на части заготовки белков вируса, из которых формируются его оболочка, и его вывод из строя лишает ВИЧ способности заражать другие клетки.
Как обнаружили Шань Лян и его коллеги, CARD8 похож по устройству на некоторые компоненты вируса, что заставляет ВИЧ-протеазу захватывать и разрезать его. Это запускает цепочку реакций, которая одновременно заставляет клетку самоуничтожиться и выработать большое количество сигнальных молекул, привлекающих внимание иммунных телец, специализирующихся на уничтожении зараженных клеток.
Проблема заключается в том, что для этого необходимо вывести вирус из "спящего режима", так как в противном случае ВИЧ-протеаза находится в неактивной форме и не взаимодействует с CARD8. Этого, как выяснили ученые, можно добиться, если обработать зараженные клетки большими дозами эфавиренца, одного из первых лекарств от ВИЧ, которое сейчас почти не применяется в клинической практике.
"Мы намерены найти или создать вещества, которые бы еще лучше справлялись с этой задачей, чем эфавиренц или другие препараты, блокирующие работу обратной транскриптазы ВИЧ. Данные, которые мы собрали в рамках этого исследования, помогут нам создать препараты, способные полностью очистить организм больных от вируса", - подытожил Шань Лян.
ТАСС, 30 сентября. Биологи обнаружили в клетках мышей и обезьян ранее неизвестный белок retroCHMP3. Он может блокировать процесс формирования новых частиц ВИЧ и вируса Эбола. Статью с описанием работы ученых опубликовал научный журнал Cell.
"Мы думали, что цепочка генов ESCRT – это ахиллесова пята, которой ВИЧ, Эбола и другие вирусы могут воспользоваться для побега из клеток. Открытие связанного с ней белка retroCHMP3 перевернуло все с ног на голову. Мы надеемся, что это вещество можно использовать для создания противовирусных лекарств", – рассказал один из авторов исследования, доцент Университета штата Юта Нельс Эльде.
Большинство известных науке вирусов использует для самокопирования множетво клеточных ферментов и других систем. Ученые разрабатывают лекарства, которые мешают работе этих "пособников" вирусов и тем самым подавляют размножение последних.
В новом исследовании Эльде и его коллеги обнаружили, что подобной же идеей руководствовалась и эволюция. В клетках обезьян и мышей ученые нашли белок retroCHMP3, который блокирует размножение ВИЧ и множества других вирусов и при этом не вызывает сбоев в работе клеточных систем.
Этот белок представляет собой укороченную версию белка CHMP3, который играет важную роль в работе цепочки генов ESCRT. Она связана с сортировкой различных молекул в клетках. Этот набор генов – один из главных "пособников" вирусов, так как его компоненты задействованы в сборке оболочек вирусов.
Ученые обнаружили, что укороченная версия CHMP3 активно соединяется с фрагментами оболочек вирусов и не дает полноценным белкам цепочки ESCRT завершить сборку новых вирусных частиц. Это защищает обезьян и мышей от заражения ВИЧ, вирусом Эболы и возбудителями множества других инфекций и при этом не нарушает процесс сортировки белков в их клетках.
Биологи решили проверить, что произойдет, если "пересадить" ген retroCHMP3 в человеческие клетки. Культура таких клеток оказалась неуязвима для вируса иммунодефицита и возбудителей других болезней. При этом "пересадка" гена не вызвала нарушений в жизнедеятельности клеток.
Что интересно, последняя особенность была характерна только для тех версий retroCHMP3, которые встречались в геномах обезьян и мышей. Как обнаружили ученые, из-за произвольного укорочения этого гена появляются серьезные нарушения в процессе сортировки белков в клетках. Это говорит о том, что эволюция этого участка ДНК была направлена на снижение шансов на его случайные взаимодействия с другими частями цепочки ESCRT.
Эльде и его коллеги надеются, что в дальнейших опытах удастся понять, как этот белок можно использовать для создания лекарств, которые будут блокировать ВИЧ и возбудителей других опасных вирусных болезней. Это значительно расширит арсенал медиков при борьбе с ретровирусами и прочими возбудителями болезней, подытожили ученые.
Антитела к ВИЧ появляются начиная от трех недель до трех месяцев после инфицирования вирусом, и в дальнейшем их можно почти всегда обнаружить, даже если вирус подавляет в какой-то мере функцию лимфоцитов и выработку антител. Однако титр выявляемых нейтрализующих антител низок, а действие незначительно — они не приостанавливают заметным образом развитие инфекции и заболевания.
Для целей диагностики ВИЧ можно выделять в больших количествах из клеточных линий, очищать и использовать как антиген в серологических тестах. Существуют несколько типов тестов на антиВИЧ-АТ. Вот три из них, которые поступают в продажу:
Непрямой метод ELISA:
В большинстве тестов применяется коньюгат антигена с ферментом, а сигналом служит цветная реакция между специфически связанным ферментом и его субстратом. В других тестах используют радиоизотопы, антиген-флуоресцин или агглютинацию покрытых вирусом частиц латекса или желатины.
Для массовых исследований на антиВИЧ-АТ в неоптимальных лабораторных условиях разрабатываются упрощенные варианты тестов. Они удобны тогда, когда результат необходимо получить срочно. Рассматривается возможность использования слюны как материала для диагностики.
Во многих странах введены дополнительные процедуры, обеспечивающие достоверность результатов. Проверка состоит в том, что в случае положительного ответа проба на антиВИЧ-АТповторяется, тестируемые материалы проверяются другими, методически независимыми способами. Хотя это и приводит к некоторой задержке, зато результат получается более точным. Наибольший остаточный риск после этого связан с тем, что у отдельных инфицированных лиц может не быть антиВИЧ-АТ, либо их концентрация будет так низка, что даже очень чувствительные тесты не смогут их выявить. Это весьма возможно на ранних стадиях инфекции, и без дальнейшего наблюдения такие случаи легко пропустить.
Помимо антител, в сыворотке присутствуют вирусные антигены, в частности, основной белок сердцевины р24. Его можно выявлять пока он еще в избытке по отношению к антителам против него, — обычно в самом начале инфекции. Тесты на ВИЧ-антиген поступили в продажу и могут использоваться в качестве дополнения к тесту на антитела. Они помогают в диагностике ранней фазы инфекции, а также в распознавании инфекции у детей. На более поздних стадиях присутствие антигенов ВИЧ в сыворотке говорит об иммунном истощении и может служить показанием для противовирусной терапии.
Виремия, на которую указывает возможность выделить ВИЧ из лимфоцитов, может быть обнаружена даже на фоне высоких титров антител к р24 и другим белкам вируса. Однако выделение вируса — процедура, требующая времени, и для успешной лабораторной диагностики ВИЧ у людей с малым количеством антител или вовсе без них важнее регулярно получать пробы в последующий период. Наблюдения за развитием инфекции с момента заражения показывают, что как титр, так и набор антител к ВИЧ обычно увеличиваются. У лиц, зараженных несколько месяцев назад или раньше почти всегда выявляется сильный антивирусный ответ.
Помимо указанных выше методов диагностики ВИЧ-инфекции в практике используют полимеразную цепную реакцию (ПЦР) и ДНК-зондовые методы. ПЦР используют для количественной оценки активности репликации вируса по числу вирусных РНК. ДНК-зондовые методы позволяют выявлять ВИЧ в форме провируса. Это особенно необходимо, когда тесты на антитела к ВИЧ и антигены дают отрицательные результаты., в латентный период болезни.
Первая открытая рамка кодирует внутренние белки вириона. Эти белки вместе с белками, кодируемыми геном pol, прочитываются, как и у других ретровирусов, с полноразмерной РНК в 9300 нуклеотидов. В результате трансляции этой иРНК образуется предшественник с мол. Массой 55 кД. В процессе дальнейшего протеолитического расщепления этот белок нарезается на p17, p24, p9 и р7. Согласно наблюдениям, в сыворотках больных СПИД обнаруживаются антитела ко всем этим продуктам. Значительную фракцию составляют антитела к р24 — основному внутреннему белку вириона. Антитела к р24 обычно появляются на ранних стадиях заболевания и часто исчезают по мере его прогрессирования.
Ген pol кодирует 3 фермента: протеазу (р22), обратную транскриптазу (р64/53) и эндонуклеазу (р31). Эти белки образуются в результате протеолитического расщепления предшественника с молю массой 150кД. Несмотря на относительно небольшое количество этих белков в вирионе (примерно 2 молекулы на вирион), антитела к ним выявляются в сыворотках больных СПИДом. Наиболее ярко выражена реакция с р31.
Sor .Tретья открытая рамка перекрывается с 3`-концом гена pol и кодирует белок с молю массой 23 кД. Антитела к этому белку удается выявить в сыворотках больных СПИДом. По-видимому, белок транслируется со сплайсированных полиаденилированных РНК размером 5500 × 5000 нуклеотидов. Как показали опыты с использованием инфекционной провирусной ДНК ВИЧ, мутации в области гена практически не влияли на способность вируса реплицироваться и оказывать цитопатогенное действие на CD4-клеточную линию, если не считать небольшого замедления этих процессов по сравнению с исходным вирусом. Тем не менее, высокая консервативность нуклеотидной последовательности гена sor указывает на наличиекакой-то функции продукта этого гена в жизненном цикле вируса. Возможно, эта функция важна при репликации в нелимфоидных клетках, например в нервных и ретикулоэпителиальных.
Env. и РНК, кодирующая белки оболочки вириона, образуется в результате сплайсинга, приводящего к удалению из геномной РНК большого интрона, содержащего гены gag, pol и sor. Образующаяся иРНК размером 4300 нуклеотида содержит открытую рамку с типичным инициирующим AUG, которая может направлять синтез белка, состоящего из 861 аминокислотного остатка с мол. массой 97.5 кД. Этот белок предшественник в дальнейшем обильно гликозилируется, в результате чего его мол. масса возрастает до 160 кД. Предшественник содержит 3 гидрофобные области, характерные для оболочечных белков других ретровирусов. Первый гидрофобный участок (с 17-й по 31-ю аминокислоты) соответствует сигнальному пептиду, второй находится в районе сайта протеолитического расщепления белка-предшественника, третий является частью трансмембранного белка. В результате протеолитического расщепления образуется 2 сильно гликозилированных белка: наружный белок оболочки gp120 и трансмембранный белок gp41. Интересной особенностью трансмембранного белка является наличие необычно длинной последовательности (длиной в 150 аминокислотных остатков) гидрофильных аминокислот вслед за гидрофобной частью трансмембранного белка. Эта последовательность, по-видимому, является внутриклеточным фрагментом gp41. Еще, как показали исследования, правильный процессинг gp160 происходит не во всех клеточных линиях. От чего это зависит, пока неизвестно.
3`-orf. Эта открытая рамка расположена между 8347-м и 8992-м нуклеотидами и простирается, таким образом, в U3 область 3`-LTR. Кодируемый этим геном белок имеет мол. массу 27 кД и транслируется со сплайсированной иРНК размером 1800 нуклеотидов.
Хотя антитела к этому белку удается выявить в крови больных СПИДом, он не является абсолютно необходимым для репликации вируса. Продукт 3`-orf оказывает влияние на цитопатогенность вируса.
Tat-3. Явление трансактивации было впервые описано для ретровирусов человека HTLV-1 и HTLV-2. Белок, осуществляющий функцию трансактивации, кодируется у этих вирусов небольшой открытой рамкой, расположенной на 3`-конце генома после гена env. Механизм его действия заключается в активации транскрипции структурных генов вируса, вследствие чего ген, кодирующий белок-трансактиватор, был назван tat (transactivator of transcription).
Феномен трансактивации выражен у ВИЧ на несколько порядков сильнее, чем у HTLV-1 и HTLV-2. Как сейчас стало ясно, за этот процесс у ВИЧ отвечают по крайней мере, 2 гена: tat-3 и art (trs). Первый из них кодируется иРНК размером около 2000 нуклеотидов, образующейся в результате сложного сплайсинга. Механизм действия белка tat-3 у ВИЧ значительно сложнее, чем у аналогичных белков tat вирусов HTLV-1 и HTLV-2.
Продукт гена tat-3 — белок с мол. массой 14 кД, выявляемый с помощью сывороток больных СПИД. Мутации в 5`-области первого кодирующего экзона tat-3 нарушают способность вируса синтезировать структурные белки и реплицироваться. Эти мутации могут быть комплементированы в клеточных линиях, постоянно экспрессирующих tat-3 белок. Сейчас получены линии как В- так и Т-лимфоцитов, стабильно трансформированных tat-3 геном и продуцирующих белок-трансактиватор. Другие клеточные линии, например HeLa, продуцирующие функциональный tat-3 белок, также могут поддерживать размножение мутантного по tat-3 ВИЧ. Использование подобных клеточных линий и клонированных провирусных ДНК, содержащих различного размера делеции в tat-3 гене, позволило изучить механизмы действия кодируемого этим геном белка.
Art (trs). Другим белком, участвующим в регуляции экспрессии структурных генов ВИЧ является продукт гена art (antirepression transactivator — антирепрессорный трансактиватор). Транслируется он, по-видимому, с иРНК, принадлежащей к тому же классу молекул размером 2000 нуклеотидов, что и иРНКtat-3. Кодирующие экзоны гена art перекрываются экзонамиtat-3, а при сплайсинге используются те же акцепторные и донорные сайты. Однако при трансляции art функционирует инициаторный AUG с координатой 5500, а не 5412, как для гена tat-3. В результате, art читается со сдвигом рамки отностительно tat-3, что приводит к уменьшению ее кодирующей рамки в первом транслируемом экзоне с 214 до 76 нуклеотидов и к увеличению во втором с 44 до 271 нуклеотида. Синтезируемый белок состоит из 116 аминокислотных остатков, причем основная доля приходится на аминокислоты, проявляющие основные свойства. Подобные белки обладают сродством к нуклеиновым кислотам и часто регулируют экспрессию генов.
Действие продукта art осуществляется на посттранскрипционном уровне. По-видимому, он активирует трансляцию иРНК структурных генов gag и env, снимая действие специфических негативных регуляторов. Наряду с этим продукт art участвует и в регуляции сплайсинга РНК, в связи с чем для указанного гена было предложено другое название — trs (transregulator of splicing — трансрегулятор сплайсинга).
Читайте также: