Nauka i technika

Stwierdzono, że wirus HIV ma ukryte zdolności przenoszenia

  • 27 stycznia, 2024
  • 5 min read
Stwierdzono, że wirus HIV ma ukryte zdolności przenoszenia


Co roku około milion osób na całym świecie zaraża się wirusem HIV wywołującym AIDS. Aby replikować i rozprzestrzeniać infekcję, wirus musi przemycić swój materiał genetyczny do jądra komórkowego i zintegrować go z chromosomem. Zespoły badawcze kierowane przez Dirka Görlicha z Instytutu Multidyscyplinarnego im. Maxa Plancka i Thomasa Schwartza z Massachusetts Institute of Technology (MIT) odkryły teraz, że jego kapsyd przekształcił się w transporter molekularny. Jako taki może bezpośrednio naruszać kluczową barierę, która normalnie chroni jądro komórkowe przed wirusowymi najeźdźcami. Ten sposób przemytu sprawia, że ​​genom wirusa jest niewidoczny dla czujników antywirusowych w cytoplazmie.

Czterdzieści lat po odkryciu, że ludzki wirus niedoboru odporności (HIV) jest przyczyną AIDS, dysponujemy terapiami, które skutecznie utrzymują patogen pod kontrolą, ale wciąż nie ma na to lekarstwa. Wirus infekuje określone komórki odpornościowe i przejmuje kontrolę nad ich programem genetycznym w celu namnażania i replikowania własnego materiału genetycznego. Zainfekowane komórki wytwarzają następnie następną generację wirusów, aż do ostatecznego zniszczenia. Objawy niedoboru odporności w AIDS wynikają z ogromnej utraty komórek odpornościowych, które normalnie zwalczają wirusy i inne patogeny.

Aby wykorzystać zasoby komórki gospodarza, wirus HIV musi przemycić swój materiał genetyczny przez komórkowe linie obronne do jądra komórkowego. Jądro jest jednak ściśle strzeżone. Jego otoczka jądrowa zapobiega przedostawaniu się niepożądanych białek lub szkodliwych wirusów do jądra, a makrocząstkom przed niekontrolowaną ucieczką. Jednak wybrane białka mogą przejść, ponieważ bariera nie jest hermetycznie zamknięta.

Warto przeczytać!  Dziwny sygnał sprzed dziesięcioleci wskazuje na ukryte oceany krążące wokół Urana: ScienceAlert

Tysiące maleńkich porów jądrowych w otoczce jądrowej zapewnia przejście. Kontrolują te procesy transportu za pomocą importin i eksportin – transporterów molekularnych, które przechwytują ładunki z ważnymi molekularnymi „hasłami” i dostarczają je kanałem porów jądrowych. „Inteligentny” materiał zamienia te pory w jedną z najskuteczniejszych w przyrodzie maszyn do sortowania i transportu.

„Inteligentne” sortowanie w porach jądrowych

Ten „inteligentny” materiał, zwany fazą FG, ma konsystencję galarety i jest nieprzenikniony dla większości makrocząsteczek. Wypełnia i blokuje kanał porów jądrowych. Importy i eksporty mogą jednak przejść, ponieważ ich powierzchnie są zoptymalizowane pod kątem przesuwania się przez fazę FG.

Kontrola graniczna komórki w fazie FG zachodzi niezwykle szybko – w ciągu milisekund. Podobnie jego zdolność transportowa jest ogromna: pojedynczy por jądrowy może przenieść przez swój kanał do 1000 transporterów na sekundę. Nawet przy tak dużym natężeniu ruchu bariera porów jądrowych pozostaje nienaruszona i nadal utrudnia niepożądane przejścia graniczne. HIV jednak podważa tę kontrolę.

Przemycany materiał genetyczny

„HIV pakuje swój genom w kapsyd. Najnowsze dowody sugerują, że genom pozostaje wewnątrz kapsydu, aż dotrze do jądra, a zatem także po przejściu przez pory jądrowe. Istnieje jednak problem z wielkością” – wyjaśnia Thomas Schwartz z MIT. Szerokość centralnego kanału porów wynosi od 40 do 60 nanometrów. Kapsyd ma szerokość około 60 nanometrów i mógłby po prostu przecisnąć się przez pory. Jednak normalny ładunek komórkowy nadal byłby pokryty warstwą transportową, która dodaje co najmniej kolejne dziesięć nanometrów. Kapsyd wirusa HIV miałby wówczas szerokość 70 nanometrów – byłby za duży dla poru jądrowego.

Warto przeczytać!  Badania sugerują, że metabolity w badaniach krwi mogą pomóc w diagnozie HAE

Niemniej jednak kriotomografia elektronowa wykazała, że ​​kapsyd wirusa HIV przedostaje się do porów jądrowych. Ale to, jak to się dzieje, było jak dotąd tajemnicą w przypadku zakażenia wirusem HIV”.


Dirk Görlich, dyrektor Maxa Plancka

Kamuflaż jako transporter molekularny

Razem ze Schwartzem odkrył teraz, w jaki sposób wirus pokonuje problem rozmiaru, a mianowicie poprzez wyrafinowaną adaptację molekularną. „Kapsyd wirusa HIV ewoluował w transporter o powierzchni podobnej do importyny. W ten sposób może prześlizgnąć się przez fazę FG porów jądrowych. Kapsyd wirusa HIV może w ten sposób przedostać się do porów jądrowych, nie pomagając transporterom i omijając mechanizm ochronny, który w przeciwnym razie zapobiega przedostawaniu się wirusów do jądra komórkowego” – wyjaśnia biochemik.

Jego zespołowi udało się odtworzyć fazy FG w laboratorium. „Pod mikroskopem fazy FG wyglądają jak kulki wielkości mikrometra, które całkowicie wykluczają normalne białka, ale praktycznie wysysają kapsyd wirusa HIV wraz z jego zamkniętą zawartością” – podaje Liran Fu, jeden z pierwszych autorów badania opublikowanego obecnie w czasopiśmie Natura. „Podobnie kapsyd jest zasysany do kanału porów jądrowych. Dzieje się tak nawet po usunięciu wszystkich transporterów komórkowych”.

Warto przeczytać!  Kciuki palców: statystyki, przyczyny genetyczne, rekonstrukcja

Pod jednym względem kapsyd wirusa HIV różni się zasadniczo od wcześniej badanych transporterów, które przenikają pory jądrowe: całkowicie otacza swój ładunek i w ten sposób ukrywa swój ładunek genomowy przed czujnikami antywirusowymi w cytoplazmie. Stosując tę ​​sztuczkę, wirusowy materiał genetyczny może zostać przemycony przez komórkowy system obrony przed wirusami bez rozpoznania i zniszczenia. „To sprawia, że ​​jest to kolejna klasa transporterów molekularnych, obok importin i eksportin” – podkreśla Görlich.

Nadal pozostaje wiele pytań bez odpowiedzi, np. gdzie i jak kapsyd rozpada się, uwalniając swoją zawartość. Jednakże obserwacja, że ​​kapsyd jest transporterem podobnym do importyny, może pewnego dnia zostać wykorzystana w lepszych terapiach AIDS.

Źródło:

Instytut Nauk Multidyscyplinarnych Maxa Plancka

Numer czasopisma:

Fu, L., i in. (2024). Kapsydy wirusa HIV-1 wchodzą w fazę FG porów jądrowych niczym receptor transportowy. Natura. doi.org/10.1038/s41586-023-06966-w.


Źródło