Language
Country/Area
No result found
Секретное оружие ВИЧ: почему две РНК мощнее одной?
С момента открытия вируса ВИЧ в 1983 году геном и белки вируса иммунодефицита человека стали предметом обширных исследований. Одно время люди ошибочно полагали, что этот вирус является формой вируса Т-клеточного лейкоза человека (HTLV), который, как известно, поражает иммунную систему человека и вызывает определенные виды лейкемии. Однако исследователи из Института Пастера в Париже выделили у больных СПИДом ранее неизвестный ретровирус с другой генетической структурой, который впоследствии был назван ВИЧ.
Частица вируса ВИЧ состоит из вирусной оболочки и связанной с ней матрицы, окружающей внутреннее ядро, которое само по себе содержит две копии одноцепочечного генома РНК и несколько ферментов.
Эти технологические достижения позволили ученым глубже понять структуру ВИЧ. Полная последовательность генома ВИЧ-1 определена с точностью до одного нуклеотида. Геном ВИЧ кодирует небольшое количество вирусных белков, которые устанавливают кооперативные отношения между собой, а также между ВИЧ и белками хозяина с целью проникновения в клетки хозяина и взлома их внутренних механизмов. Структура ВИЧ существенно отличается от других ретровирусов.
Структура ВИЧ
Частицы вируса ВИЧ имеют диаметр приблизительно 100 нанометров, а их внутренняя часть состоит из конического ядра, содержащего два одноцепочечных генома одноцепочечной РНК положительного знака, ферменты обратную транскриптазу, интегразу и протеазу, а также другие второстепенные белки и главный белок ядра. Геном ВИЧ состоит из 9749 нуклеотидов и имеет кэп-структуру на 5'-конце и поли(А)-хвост на 3'-конце.Структура вирусного ядра состоит из двух нековалентно связанных несплайсированных одноцепочечных РНК с положительной полярностью, которые обычно идентичны.
Одним из ключевых моментов является то, почему ВИЧ упаковывает две РНК вместо одной, что имеет множество преимуществ. Во-первых, эти две РНК облегчают рекомбинацию ВИЧ-1 во время обратной транскрипции, тем самым увеличивая генетическое разнообразие. Кроме того, когда обратная транскриптаза сталкивается с разрывом вирусной РНК, наличие двух РНК позволяет ей переключаться между матрицами, тем самым завершая обратную транскрипцию без потери генетической информации.
Однако этот димерный РНК-геном может также играть структурную роль в репликации вируса. Компоненты РНК, инкапсулированные в вирусе, не только обеспечивают разнообразие, но и гарантируют последовательность и целостность работы вируса.
Организация генома
ВИЧ имеет несколько основных генов, которые кодируют структурные белки, общие для всех ретровирусов, и некоторые неструктурные («вспомогательные») гены, которые являются уникальными для ВИЧ. Геном ВИЧ содержит девять генов, кодирующих пятнадцать вирусных белков, которые синтезируются как полипротеины.
Геном ВИЧ производит девять различных генных продуктов из генома размером менее 10 кб посредством дифференциальной системы сплайсинга РНК.
После синтеза эти белки попадают внутрь вирусной частицы. Среди них ген gag отвечает за базовую физическую основу, тогда как ген pol обеспечивает основной механизм размножения ретровирусов. Наличие этих важных генов позволяет ВИЧ эффективно проникать в клетки хозяина и способствовать собственной репликации. Регуляторные элементы ВИЧ
Система регуляции ВИЧ-1 очень сложна и включает в себя некоторые важные регуляторные гены, такие как Tat и Rev. Tat тесно связан с процессом обратной транскрипции ВИЧ, и его основная функция — обеспечение эффективного синтеза вирусной мРНК. Rev обеспечивает синтез основных белков ВИЧ и необходим для репликации вируса.
Эти регуляторные белки существенно влияют на жизненный цикл ВИЧ, влияя на структуру РНК и кардинально изменяя процесс обратной транскрипции.
Аналогично, вспомогательные регуляторные белки, такие как Vpr, Vif и Nef, также играют ключевую роль в способности вируса распространяться. Многофункциональная природа этих вспомогательных белков позволяет ВИЧ адаптироваться и выживать в различных условиях и является частью его способности к непрерывной мутации.
Вторичная структура РНК
В геноме РНК ВИЧ было выявлено несколько консервативных вторичных структурных элементов, которые играют ключевую роль в процессе обратной транскрипции, включая 5'-конец и несколько вторичных структур, таких как элемент TAR и элемент ответа HIV Rev (RRE). Эти структуры оказывают глубокое влияние на жизненный цикл ВИЧ.Считается, что вторичная структура РНК ВИЧ играет важную роль в регуляции репликации ВИЧ, помогая вирусу более эффективно проходить различные стадии жизненного цикла.
Благодаря достижениям в области структурной биологии ученые получают более глубокое понимание ВИЧ, и эти передовые технологии продемонстрировали большой потенциал в разработке вакцин и методов лечения.
Механизм репликации ВИЧ и то, как он адаптируется и мутирует, несомненно, останется актуальной темой для будущих исследований. По мере углубления исследований вопрос о том, сможем ли мы найти долгосрочную и эффективную вакцину или лечение, остается наводящим на размышления вопросом.
