ВИЧ (Вирусы иммунодефицита человека): молекулярная биология
Если Т-лимфотропный вирус человека типа 1 и Т-лимфотропный вирус человека типа 2 вызывают трансформацию культуры клеток, то ВИЧ-1 и ВИЧ-2 обладают цитолитическим действием.
ВИЧ связывается с клеточным CD4-рецептором, а потому его основная мишень - прежде всего лимфоциты CD4 , а также моноциты . Клетки других типов, обладающие CD4-рецепторами, имеют различную восприимчивость к ВИЧ-инфекции (гл. " ВИЧ-инфекция "). Помимо рецепторов CD4 на поверхности клеток-мишеней присутствуют так называемые корецепторы , также служащие рецепторами ВИЧ. Установлено, что некоторые рецепторы, сопряженные с G-белками , играют роль корецепторов для различных штаммов ВИЧ-1. Так, корецептором штаммов ВИЧ-1 с тропностью к Т-лимфоцитам (например, штамма IIIB) служит корецептор CXCR4 (фузин) , а корецептором для штаммов с тропностью к макрофагам (например, штамма Ba-L) - корецептор CCR5 . В норме обе молекулы служат бета-хемокиновыми рецепторами .
Некоторые поверхностные клеточные антигены облегчают проникновение ВИЧ в лимфоциты CD4 ; к ним относятся Fc-рецепторы и рецепторы комплемента . Взаимодействие ВИЧ с антителами способствует заражению клеток, несущих Fc-рецепторы , а взаимодействие комплекса ВИЧ-антитело с комплементом - заражению клеток, несущих рецепторы комплемента . Пока не ясно, могут ли эти рецепторы обеспечить заражение вирусом в отсутствие рецепторов CD4 . В некоторых клетках, не имеющих CD4, роль первичных рецепторов выполняют другие молекулы. Например, гликолипид галактозилцерамид (галактоцереброзид) - один из вероятных рецепторов ВИЧ в глиальных клетках и клетках нейробластомы.
После связывания с клеткой-мишенью происходит слияние ВИЧ с клеточной мембраной при участии белка внешней оболочки gp41 , вирусная РНК проникает в клетку и освобождается от капсида.
Жизненный цикл ВИЧ представлен на рис. 192.1 .
Хотя ВИЧ и Т-лимфотропные вирусы человека имеют мало гомологичных нуклеотидных последовательностей, в строении их геномов прослеживается ряд важных аналогий. Геномы вирусов обеих групп содержат длинные концевые повторы, а также структурные ген gag , ген pol и ген env . ВИЧ имеет ген rev и ген tat , эквивалентные гену rex и гену tax Т-лимфотропных вирусов человека . ВИЧ обладает и несколькими добавочными генами: геном nef , геном vpr , геном vpu (только у ВИЧ-1 ) и геном vpx (только у ВИЧ-2 ) (см. " РЕТРОВИРУСЫ: СТРОЕНИЕ И ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ "). Длинные концевые повторы ВИЧ включают обычные регуляторные участки, например сигнальную последовательность для полиаденилирования и ТAТA-бокс промоторной области . Участки связывания с клеточными и с вирусными факторами транскрипции картированы в U3- и R-областях длинных концевых повторов. В этих областях обнаружено три функциональных домена:
- модулирующий домен, включающий участки связывания с активирующим белком 1 (AP-1) , ядерным фактором каппа B (NFicB) , ядерным фактором активированных Т-лимфоцитов (NFAT) , белком-активатором активирующих последовательностей и Т-лимфоцитарным фактором 1альфа ;
- собственно промотор, содержащий три участка связывания фактора SP1 и ТAТA-бокс ;
- трансактивируемый регуляторный элемент (TAR) , содержащий участки связывания с клеточными и вирусными факторами транскрипции, в том числе с вирусным белком Tat .
Все эти регуляторные участки, взаимодействуя с факторами транскрипции, усиливают или подавляют транскрипцию вирусной РНК. Например, последовательности SP1 , ТAТA и TAR , а также участок связывания NFKB стимулируют транскрипцию. С другой стороны, некоторые элементы промотора, расположенные перед точкой инициации транскрипции в длинных концевых повторах, угнетают транскрипцию вирусной РНК (отрицательные регуляторные элементы). Для повышения скорости транскрипции необходимо присутствие факторов в их активной форме. Факторы, положительно влияющие на транскрипцию, в большом количестве присутствуют в активированных клетках, поэтому транскрипция РНК ВИЧ зависит от степени активации клеток-мишеней.
Под влиянием факторов транскрипции, взаимодействующих с регуляторными последовательностями в длинных концевых повторах, образуются предшественники вирусной мРНК, которые либо подвергаются сплайсингу (множественному или одиночному), либо нет. После множественного сплайсинга мРНК содержат длинные концевые повторы и главные регуляторные гены - ген tat , ген rev и ген nef , после одиночного - кодирующие последовательности гена env , а мРНК без сплайсинга - последовательности gag-pol.
Зрелая мРНК после множественного сплайсинга поступает в цитоплазму, где происходит ее трансляция. Белковый продукт гена tat стимулирует экспрессию всех остальных генов ВИЧ, и особенно гена rev . Белок Rev связывается с Rev-чувствительным регуляторным элементом и обеспечивает поступление из ядра в цитоплазму и трансляцию мРНК без сплайсинга или после одиночного сплайсинга. В результате образуются структурные белки - белок Gag , белок Gag-Pol и белок Env , а также ферменты, ответственные за сборку вирусов ( рис. 192.1 ). В отсутствие белка Rev эти мРНК остаются в ядре, где подвергаются разрушению либо множественному сплайсингу. С
Сборка вирусов происходит на внутренней поверхности клеточной мембраны зараженной клетки и регулируется белком Gag . Вирусная РНК содержит последовательность, необходимую для включения РНК в формирующийся нуклеокапсид. Гликопротеиды включаются в состав внешней оболочки вирусов на наружной поверхности клеточной мембраны клетки- хозяина в процессе отпочковывания ВИЧ. После выхода вирусов из клетки полипротеины Gag и Gag-Pol расщепляются вирусной протеазой.
