Ученые приблизились к разгадке структуры вируса СПИДа

06 авг 2009
13:00

Расшифрованная структура упаковки генома вируса иммунодефицита человека (ВИЧ-1), приводящего к СПИДу, поможет понять важные детали функционирования вируса в зараженных клетках и методы, которые он использует для "ухода" от иммунной системы. Это позволит разработать новые противовирусные препараты, уверены авторы исследования, опубликованного в журнале Nature.

Вирус ВИЧ-1, как и некоторые другие вирусы, вызывающие грипп, гепатит С или полиомиелит, несут свою наследственную информацию не в форме двойной спирали ДНК, как это делают многие другие вирусы и клетки живых организмов, а в форме одинарной неспаренной цепочки РНК.

Эта РНК используется как матрица для синтеза вирусных белков и достройки вирусной ДНК уже внутри инфицированной клетки. Достроенная ДНК впоследствии интегрируется в собственную ДНК клетки и служит матрицей для синтеза новых вирусных РНК, которые упаковываются в новые вирусные частицы, способные инфицировать новые клетки.

В отличие от ДНК, информация в которой практически полностью представлена последовательностью нуклеотидов (единичных букв ДНК), информация РНК закодирована и в ее трехмерной структуре "складок" и "петель", которые эта цепочечная молекула образует, когда азотистые основания ее нуклеотидов, взаимодействуют между собой.

До сих пор ученые могли исследовать только структуру отдельных "колец" и "петель" и были уверены, что в геноме ВИЧ эти участки сконцентрированы на концах цепочки РНК, где помогают процессу упаковки генома в новые вирусные частицы, и не участвуют в синтезе вирусных белков. Методов для исследования структуры всей молекулы РНК до сих пор не существовало.

Команда Кевина Викса (Kevin Weeks), профессора из Университета Северной Каролины в США, применила новый метод изучения трехмерной структуры РНК, который подразумевает взаимодействие исследуемой молекулы с особыми химическими агентами. Эти химические вещества прикрепляются к РНК только в том случае, если азотистое основание данного нуклеотида не связано с другой "буквой" РНК (не участвует в образовании "складки" или "петли"). В ходе последующей "расшифровки" РНК происходит нарезка РНК на фрагменты в тех позициях, где произошло взаимодействие между РНК и химическим веществом. На основании данных о количестве и длине таких отрезков РНК компьютерная программа в последствии строит трехмерную структуру всей молекулы.

Команда Викса впервые обнаружила трехмерные структуры РНК в участках, отвечающих за синтез белков. По мнению ученых, время, необходимое РНК на то, чтобы развернуться в линию во время синтеза белков, может быть необходимо этим белкам на то, чтобы принять нужную конфигурацию. Кроме того, многие белки синтезируются в виде "полуфабрикатов" - белков, спаренных короткими и гибкими полипептидными цепочками, которые разъединяются в отдельные молекулы уже после синтеза. Оказалось, что многие структурированные участки РНК соответствуют именно этим связывающим белковым последовательностям.

Обнаруженные же неструктурированные участки генома ВИЧ-1 отличаются от структурированных высокой частотой мутаций, которые, как полагают ученые, помогают вирусу избегать уничтожения иммунной системой. Трехмерные структуры РНК по краям этих участков геном, по мнению авторов статьи, защищают от мутаций соседние фрагменты РНК, стабильность которых необходима для размножения вируса.

"РНК геном ВИЧ-1 имеет очень сложную структуру, которая, несомненно, играет важную роль в считывании этого наследственного кода. Мы только начинаем понимать, какие уловки вирус предпринимает для того, чтобы избежать обнаружения и уничтожения иммунной системой человека", - сказал Викс.

Авторы статьи надеются, что их результаты помогут в дальнейших исследованиях вируса и поиске новых лекарственных препаратов, предотвращающих развитие СПИДа.