• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Odkrycie dynamiki namnażania się wirusa HIV

    15.03.2011. 16:49
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Od dawna uznaje się, że ludzki wirus niedoboru odporności (HIV) atakuje ludzkie komórki odpornościowe i powoduje, że wytwarzają one nowe kopie wirusa, które z kolei infekują następne komórki.

    Jednak ciągle do końca nie poznano kolejności wydarzeń, ich kinetyki oraz roli poszczególnych elementów mechanizmu namnażania się wirusa HIV. Dzięki nowemu badaniu przeprowadzonemu przez międzynarodowy zespół badawczy uchwycono rolę enzymu VPS4A. Okazało się, że odgrywa on w całym procesie znacznie większą rolę, niż do tej pory uważano.

    Poprzednio znany był wpływ enzymu VPS4A po namnożeniu się wirusa, jednak dzięki zaawansowanej technice mikroskopowej badacze zdołali wykazać, że kompleksy zawierające około kilkunastu cząsteczek enzymu VPS4A tworzą się w miejscach błony komórkowej, w których później pojawiają się nowo utworzone wiriony.

    Prof. Lamb, jeden z głównych badaczy z niemieckiej uczelni Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) w Monachium, powiedział: "Potrafimy teraz szczegółowo pokazać, w jaki sposób białka gospodarza wchodzą w interakcję z elementami wirusa HIV i umożliwiają im namnażanie się w zarażonych komórkach. Dzięki dostępnym metodom możemy także zbadać wpływ leków na zainfekowane komórki, a przez to doprowadzić do wzrostu ich wydajności lub nawet do opracowania nowych klas związków aktywnych".

    Wirus modyfikuje funkcjonowanie komórki zgodnie z własnymi celami. Po przeniknięciu materiału genetycznego wirusa do komórki gospodarza następuje jej przeprogramowanie, w wyniku czego rozpoczyna się wytwarzanie cząsteczek wirusa. Do uwalniania nowych wirusów wykorzystywane są białka komórkowe ESCRT, biorące udział w napełnianiu, porządkowaniu i tworzeniu się pęcherzyków komórkowych. Namnażając się, wirus HIV wykorzystuje białka ESCRT do zerwania połączenia między płaszczem wirionu i powierzchnią komórki, co umożliwia mu przeniknięcie na zewnątrz komórki. Enzym VPS4A stanowi element mechanizmu działania białek ESCRT. Wiadomo, że jest niezbędny do rozkładu kompleksu po jego wykorzystaniu, umożliwiając ponowne wykorzystanie jego elementów.

    Wyniki badań pokazują, że enzym VPS4A działa we wczesnym etapie procesu namnażania. Badaczom udało się prześledzić enzym podczas ultraczułych eksperymentów pozwalających na obrazowanie żywych komórek. Dzięki temu możliwa była obserwacja enzymu i wyjaśnienie dynamiki namnażania się wirusa HIV po jego połączeniu z zielonym białkiem fosforyzującym, które stanowiło kontrast mikroskopowy.

    Okazało się, że kompleksy złożone z około trzech dodekamerów (kompleks białek zawierający 12 podjednostek białkowych) enzymu VPS4A ulegają aktywacji przejściowej w miejscu namnażania. Krótko potem zaobserwowano pojawianie się w tych miejscach nowych wirionów. W związku z tym, że uwolnienie wirionów nie następuje natychmiast po aktywacji enzymu, badacze uważają, że do namnażania wymagany jest jeszcze jeden etap pośredni. Wyniki te wskazują, że enzym VPS4A odgrywa bezpośrednią rolę w pękaniu błony komórkowej, prowadzącym do uwolnienia wirusa HIV-1.

    "Nasza obecna metoda umożliwia monitorowanie tworzenia się pojedynczych wirionów. Prowadzimy prace nad dalszymi udoskonaleniami, które pozwolą nam prześledzić pełny cykl życia wirusa HIV" - powiedział prof. Lamb. "Możemy już zobrazować niektóre etapy cyklu życia pojedynczego wirusa, zaobserwować interakcje oraz określić kinetykę różnych procesów".

    Infekcja wirusem HIV u człowieka została odkryta w 1981 roku i od tego czasu pochłonęła miliony ofiar śmiertelnych na całym świecie. Główne drogi przenoszenia wirusa to ryzykowne kontakty seksualne, zanieczyszczone igły, mleko ludzkie oraz zarażenie dziecka przez zainfekowaną matkę podczas porodu. Dzięki badaniom przesiewowym produktów krwiopochodnych przenoszenie wirusa HIV podczas transfuzji krwi zostało w krajach rozwiniętych w znaczącej mierze wyeliminowane.

    Dane liczbowe pochodzące z raportu Światowej Organizacji Zdrowia z 2009 roku pokazują, że w roku tym na całym świecie nosicielami wirusa HIV było 33,3 mln ludzi, natomiast zarażonych zostało 2,6 mln.

    Badania stanowią postęp na drodze do poznania procesu zarażenia wirusem HIV oraz ostatecznie do znalezienia leku przeciwko HIV/AIDS. Jak stwierdził profesor Lamb: "Naszym ostatecznym celem jest poznanie całego cyklu życia wirusa".

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)

    Eklipsa (faza eklipsy, faza utajona) to trzeci etap namnażania wirusów. Wirus znajduje się już w komórce gospodarza, ale nie można w niej znaleźć kompletnych wirionów. Kapsyd rozpada się i uwalnia kwas nukleinowy wirusa (rozpad kapsydu nie dotyczy bakteriofagów - ich kapsydy nie wnikają do komórki). Kwas nukleinowy wirusa ulega replikacji, czyli powieleniu. Do tego procesu wirus wykorzystuje enzymy z komórki gospodarza. Na podstawie informacji genetycznej zawartej w kwasie nukleinowym wirusa komórka produkuje białka wirusowe zamiast swoich własnych. Powstają potomne kapsydy.

    Integraza – enzym występujący w kapsydach wirusów typu retrowirus, w tym w kapsydzie wirusa HIV. Został odkryty w roku 1978 przez naukowców z Saint Louise University. Uczestniczy w kowalencyjnym łączeniu prowirusowego DNA z DNA komórki gospodarza. W 2005 roku wykazano, że enzym integraza uczestniczy w chwytaniu końców DNA wirusa, nim zostanie ono włączone do chromosomu gospodarza, umożliwia więc rozpoczęcie replikacji wirusa.

    Entekawir jest substancją antywirusową należącą do klasy analogów nukleozydów. Entekawir zakłóca działanie enzymu wirusa, polimerazy DNA, który bierze udział w tworzeniu DNA wirusa. Entekawir powstrzymuje tworzenie DNA przez wirusa i zapobiegajego namnażaniu i rozprzestrzenianiu się. Lek jest komercjalizowany przez firmę Bristol-Myers Squibb pod nazwą Baraclude, dopuszczony do obrotu na terenie Unii Europejskiej 26 czerwca 2006

    HIV-2 – typ wirusa wolniej doprowadzający do AIDS niż HIV-1. Pochodzenie wirusa HIV nie zostało ostatecznie wyjaśnione, przypuszczalnie jest on wynikiem mutacji retrowirusów występujących u małp, od których zaraził się człowiek. Najczęstszymi nosicielami tego wirusa (HIV-2) są ludzie zamieszkujący Afrykę Zachodnią. Nad specyfikiem hamującym rozwój wirusa HIV cały czas pracują naukowcy, najnowsze źródła donoszą, że odkryto naturalny składnik ludzkiej krwi, który efektywnie blokuje HIV-1, wirusa będącego najczęstszą przyczyną AIDS.

    HIV-2 – typ wirusa wolniej doprowadzający do AIDS niż HIV-1. Pochodzenie wirusa HIV nie zostało ostatecznie wyjaśnione, przypuszczalnie jest on wynikiem mutacji retrowirusów występujących u małp, od których zaraził się człowiek. Najczęstszymi nosicielami tego wirusa (HIV-2) są ludzie zamieszkujący Afrykę Zachodnią. Nad specyfikiem hamującym rozwój wirusa HIV cały czas pracują naukowcy, najnowsze źródła donoszą, że odkryto naturalny składnik ludzkiej krwi, który efektywnie blokuje HIV-1, wirusa będącego najczęstszą przyczyną AIDS.

    Efekt cytopatyczny CPE (cytopathic effect) - zespół zmian morfologicznych i degeneracyjnych, występujących w komórkach pod wpływem replikacji wirusa. Jest on następstwem zahamowania transkrypcji RNA oraz syntezy białek gospodarza, jak również toksycznego wpływu białek wirusa.

    Wiropeksja to sposób wirusów wnikania do komórki. Polega on na wykorzystaniu naturalnych mechanizmów komórki. W przypadku wirusa, kiedy przyłącza się on do komórki, ta "wyczuwając" znane jej białko wpuszcza agresora do cytoplazmy, dzięki czemu wirus może zaaplikować się w jej wnętrzu. Wirus ma białko takie samo jak komórka tylko na "wystających nitkach". To dzięki nim może wniknąć do środka komórki. Gdy owe "niteczki" zostaną na powierzchni komórki, w jej środku rozpoznawalne zaczyna być obce białko, które komórka niszczy. W ten sposób wirus "wpuszcza" do jądra komórkowego swój materiał genetyczny, który może się ulotnić z niszczonego przez komórkę kapsydu.

    Dodano: 15.03.2011. 16:49  


    Najnowsze