Проблемы и перспективы молекулярной генетики. Том 1 - Свердлов Е.Д.
ISBN 5-02-002753-7
Скачать (прямая ссылка):
149
HIV И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ПРОДУКТОВ ЕГО РЕГУЛЯТОРНЫХ ГЕНОВ
Сейчас вирусы иммунодефицита относят к особому типу ретровирусов, лентивирусам, похожим на аналогичные вирусы животных. Все лентиви-русы поражают в основном клетки иммунной системы. Лентивирусы отличаются от других ретровирусов значительно большей сложностью геномов. Они содержат многочисленные гены, которые обусловливают многоэтапную регуляцию жизнедеятельности вируса внутри клетки и, вероятно, вносят существенный вклад в патогенез, вызываемый этими вирусами.
Вирусная частица (вирион) HIV имеет сферическую форму диаметром 100-150 нм (рис. 48). В общих чертах его строение подобно другим представителям подсемейства лентивирусов. Наружная оболочка HIV состоит из бимолекулярного слоя липидов, который имеет происхождение из клеточной мембраны клетки хозяина. В эту мембрану встроены рецепторные образования, по виду напоминающие грибы. “Шляпка” гриба состоит из четырех молекул гликопротеида gpl20, который обладает сродством к молекулам CD4, расположенным на поверхности Т-лимфоцитов. “Ножка” гриба формируется из четырех молекул гликопротеида gp41, которые встроены в мембрану. Так как мембрана имеет клеточное происхождение, то на ее поверхности и внутри нее сохраняется множество клеточных белков. Под наружной оболочкой располагается сердцевина вируса (кор), которая имеет форму усеченного конуса и образована белком р24. Промежуток между наружной вирусной мембраной и сердцевиной вируса заполнен матриксным белком р17. Внутри сердцевины располагаются две молекулы вирусной РНК, связанные с низкомолекулярными белками (р9 и р7) основного характера.
В результате обратной транскрипции вирусной РНК образуется ее ДНК-копия, которая встраивается в геном клеток хозяина, формируя так называемый провирус. Изучение структуры генетического аппарата HIV выявило его сложную организацию и значительные различия между изолятами. ДНК провируса имеет размер 9283 п.н. и окружена длинными концевыми повторами (LTR) длиной 638 п.н. В LTR расположены различные регуляторные элементы. Каждая молекула РНК и соответственно провируса содержит 9 генов: три из них являются структурными (gag, env и pol), три - регуляторными {tat, rev и nef), и три, называемыми дополнительными {vpu, vpr и vif) (рис. 49). Все эти гены содержат информацию, необходимую для образования белков, которые управляют способностью вируса инфицировать клетку, реплицироваться и вызывать заболевание.
На начальном этапе наших исследований основной интерес был обращен на два регуляторных гена HIV- tat и nef. Эти гены по существовавшим на то время данным имели разнонаправленное влияние на экспрессию и репликацию HIV в клетках. Ген tat рассматривался как трансактиватор транскрипции HIV, а ген nef как негативный фактор экспрессии вирусных генов и репликации вируса. При этом весьма мало было известно относительно влияния- этих генов на клеточные гены. Однако уже первые исследования по влиянию продуктов регуляторных генов на клеточный метаболизм показали, что существует тесная взаимосвязь между этими процессами. Постепен-
но
но накапливались данные, указывающие на плейотропные эффекты генов tat и nef на клетки и на их участие в развитии некоторых патологий, сопутствующих СПИДу.
Продукт гена tat представляет собой секретируемый фактор, который является трансактиватором транскрипции как вирусных, так и отдельных клеточных генов, влияет на рост и пролиферацию клеток, их миграцию, апоптоз и ангиогенез (Rautonen et al., 1994; Zauli et al., 1995; Macho et al., 1999; Taraboletti et al., 1999; Salzman, Burmester, 2000). Впоследствии выяснилось, что наряду с этим ген tat иногда оказывает и ингибирующее воздействие на экспрессию ряда клеточных генов (Zauli et al., 2000). Была показана нейротоксичность белка Tat, что позволило понять молекулярные механизмы некоторых нейропатологий, сопровождающих СПИД (Maggirwar et al., 1999). Важным было обнаружение у гена tat онкогенного потенциала, который, по-видимому, ассоциирован с развитием лимфом и саркомы Капоши у ВИЧ-ин-фицированных пациентов (Vogel et al., 1988; Zauli et al., 1995; Шугурова и др., 1997; Kundu et al., 1999; Taraboletti et al., 1999). В дальнейшем было определено, что многие из эффектов гена tat на клетки осуществляются в результате взаимодействия белка Tat с определенным набором клеточных белков (Romano et al., 1999; Taraboletti et al., 1999). Одним из результатов взаимодействия Tat с клеточными факторами транскрипции является усиление экспрессии гена репарирующего фермента ДНК бета-полимеразы (Srivastava et al., 2001).
В отношении гена nef существуют данные, свидетельствующие об его участии как в негативной, так и в позитивной регуляции экспрессии генов H1V/SIV и репликации вируса (Kestler et al., 1991; Jamieson et al., 1994), а также в негативной и позитивной регуляции экспрессии отдельных клеточных генов (De et al., 1998; Tangsinmankong et al., 2000). При этом было показано, что влияние гена nef на экспрессию клеточных генов является клеточно-специфичным (Tangsinmankong et al., 2000). Кроме того, был обнаружен эффект гена nef на эндоцитоз некоторых клеточных белков, локализованных на мембране (Schwariz et al., 1996), косвенно показано его регулирующее влияние при образовании синцитиев у Т-лимфоцитов и макрофагов (Meylan et al.,
