Ученые впервые описали механизм перехода ВИЧ в неактивное состояние

Группа исследователей из Института Гладстона в Сан-Франциско (Калифорния, США) описала молекулярный механизм перехода вируса иммунодефицита человека в неактивное состояние, сообщает Medical News Today. Результаты работы будут опубликованы в журнале Cell в июне. По словам ученых, их открытие может помочь в разработке радикально новых методов лечения ВИЧ-инфекции.

Как установили микробиологи, описанный ими механизм также способен пролить свет на процесс трансформации стволовых клеток.

Глава группы и ведущий автор исследования директор Центра клеточной циркуляции в институтах Гладстона д-р Леор С. Вайнбергер (Leor S. Weinberger) сравнил молекулярный механизм с процедурой «хеджирования вкладов», когда принимается решение об оптимизации финансовых вложений.

По его словам, чтобы «защитить средства от волатильности на рынке», мы можем выбрать некоторые фонды в высокорисковых зонах с потенциально высокой доходностью, а остальное - в зонах с низким уровнем риска и низким уровнем дохода.

«Точно так же, - поясняет он, - действует и ВИЧ, создавая активные и неактивные варианты вируса».

«Латентные» резервуары ВИЧ

Как только ВИЧ попадает в организм человека, он сразу «вставляет» свой генетический материал в ДНК иммунных клеток «хозяина». Это позволяет ему заставить клетку реплицировать вирус.

Однако некоторые иммунные клетки, пораженные ВИЧ, с самого начала находятся в состоянии покоя и не занимаются репликацией. ВИЧ может скрываться в этом «латентном резервуаре» в течение длительного времени.

Текущие методы лечения ВИЧ-инфекции очень эффективны в части снижения количества активного вируса в организме. Однако, они не так хороши в борьбе с неактивным вирусом, который может вновь проявиться, как только лечение будет приостановлено.

В своей предыдущей работе профессор Вайнбергер и его коллеги показали, что «латентность» некоторых ВИЧ не случайна: это преднамеренная тактика выживания.

Она «эволюционно выгодна для вируса», потому что в тех местах, где ВИЧ впервые попадает в организм, не так много иммунных клеток, и, если бы он их все убил, будучи полностью активным, ВИЧ не распространился бы дальше.

Создавая «латентные» резервуары, ВИЧ гарантирует себе выживаемость и репликацию на тот момент, когда эти клетки будут перенесены в ткань, где есть масса клеток-мишеней, которые, в свою очередь, обеспечат вирусу более высокие шансы на выживание и воспроизведение.

Группа микробиологов обнаружила, что ВИЧ способен самостоятельно генерировать активное или неактивное состояние, пользуясь явлением внутри клеток, которое называется «случайными флуктуациями в экспрессии генов».

Из-за случайных колебаний экспрессии генов, которые ученые также называют «шумом», две клетки с точно таким же генетическим составом могут давать разные количества одного и того же белка. Этого отклонения может быть вполне достаточно, чтобы повлиять на функцию и судьбу клетки.

ВИЧ «определяет» свои свойства внутри клетки-хозяина, используя механизм, называемый «альтернативным сращиванием», который позволяет ему «нарезать» свой генетический материал и собирать его в различных вариациях.

Неэффективное «сращивание»

В своем исследовании ученые наблюдали отдельные клетки, инфицированные ВИЧ. Они обнаружили, что вирус использует особый тип «сращивания», который, контролируя случайные процессы («шум»), впоследствии определяет дальнейшую судьбу клетки-хозяина – ее активную или пассивную форму.

«Мы обнаружили, – рассказала один из соавторов исследования д-р Майк Хансен (Dr. Maike Hansen), – что ВИЧ использует крайне неэффективную форму сращивания для контроля шума».

«Удивительно, но, если бы он работал более эффективно, – продолжает она, – этот механизм производил бы гораздо менее активный вирус».

С помощью средств моделирования команда впервые смогла определить стадию жизненного цикла ВИЧ, на которой произошло «сращивание».

Они обнаружили, что неэффективное «сращивание» происходит не во время транскрипции, как считалось ранее, а после него.

Транскрипция — это процесс, в ходе которого данные, хранящиеся в ДНК, копируются в РНК для описания работы клетки в части производства белков.

Ученые пришли к выводу, что наличие неэффективного процесса «сращивания» жизненно важно для выживания вируса, и что повышение его эффективности, а, значит, степени латентности ВИЧ, может быть способом его победить.