21.05.2024 16:30:00
Найдено объяснение повышенной проникающей способности ретровирусов
Как поры ядра клетки становятся «проходным двором»
Игорь Лалаянц
Об авторе: Игорь Лалаянц- кандидат биологических наук.
Тэги: днк, вич, клетка, биология, ретровирус
Редактирование гена рецептора хемокинов привело к тому, что ВИЧ утерял возможность проникать в клетки. Иллюстрация сгенерирована с помощью нейросети Kandinskiy 3.1
В Москве, как и в Лондоне, а также других столицах мира, есть институты тропических болезней, в которые по возвращении из отпусков и командировок обращаются люди с необычными симптомами и анализами крови. Недавно у москвича была диагностирована лихорадка Западного Нила. Опасным для центральной нервной системы (ЦНС) вирусом его «одарили» комары. Некогда «возвращенец» из Африки занес и ВИЧ, став первым пациентом в стране.
И вот скоро уж полвека идет интенсивное изучение вируса, атакующего лимфоциты Т-хелперы, которые помогают запустить иммунный ответ – гуморальный с помощью белковых антител в гуморах, то есть биожидкостях организма, и клеточный. Он проявляется в атаке цитотоксических лимфоцитов (ЦТЛ) и натуральных киллеров (НК) на клетки, инфицированные ВИЧ.
За исследования ВИЧ, в ходе которых стало ясно, что он (как и другие вирусы, например, того же гриппа, кори и COV) «садится» на белковые рецепторы клетки, была присуждена Нобелевская премия. Но ВИЧ и другие ретровирусы, к которым относятся и некоторые раковые, может размножаться, только если ему удается попасть в клеточное ядро. «Ретро» их называют за наличие «обратного» синтеза на РНК копии ДНК, после чего она отправляется в ядро через его поры.
При этом десятилетия не могли понять, каким образом нуклеокапсид (белковая капсула с ДНК) сечением 60 нанометров (нм) проходит сквозь «игольное ушко» ядерной поры (NPC – Nuclear Pore Complex) диаметром всего 40 нм. Вопрос решили ученые Барселоны и Гейдельберга, университетов Сорбонны, Монпелье, а также Парижского университета. Они показали, что проход капсида требует активного взаимодействия белков вируса и ядерной поры.
Выявление этого механизма ставит вопрос о самой клетке, которая сначала «пускает» в себя вирус, а в случае «ретро» – и в ядро. Первый решается довольно просто, так как клетка путем эндоцитоза получает пищу, вирусы же паразитируют на ее протеинах. Так вирус COV с помощью своих шпилек-спайков «садится» на белок конверсии ангиотензина (АСЕ), регулирующего тонус сосудов. Проход ДНК ретровируса в ядро необходим для трансдукции клеточного генома, то есть обмена информации.
У человека в геноме много ретровирусов, которые время от времени активируются, как тот же герпес или весенняя лихорадка. Может активироваться и ВИЧ–ДНК. Именно поэтому жертвы вынуждены постоянно принимать лекарства. Перенос ДНК в клеточные ядра сложен для биотехнологов, использующих адено-ассоциированные вирусы, что не всегда безопасно. Для преодоления сложностей, связанных с введением нужных генов, предложено действовать на клеточные мембраны звуком и теплом (акустико-термально). Это, возможно, решит проблему воздействия на клетки.
В начале ХХ века наш соотечественник Илья Мечников, директор парижского Института Пастера, основатель микробиологии, был удостоен Нобелевской премии. Ученого наградили за открытие им макрофагов-фагоцитов – самых крупных клеток иммунной системы, поедающих микробы.
Но вместе с Мечниковым премию разделил немец Пауль Эрлих, считавший, что главными в защите организма от бактериальной напасти являются открытые им белковые антитела. Его соотечественник Роберт Кох (тоже нобелевский лауреат), открывший туберкулезную микобактерию (Mycobacterium tuberculosis), справедливо указывал Мечникову на то, что бацилла может мирно пребывать в полости, в результате чего зараза разносится по телу..
На «недостатки» макрофагов указывала и эпидемиология, обращая внимание на то, что одни люди заболевают чахоткой, а их соседи и другие члены семьи этому не подвержены. Мечниковские макрофаги по своему происхождению отличаются от клеток красного и белого «ростков» в костном мозге, органе кроветворения. Они есть производные миелоидного, то есть серого ростка (для сравнения: полиомиелит, названный так по «бабочке» серого вещества спинного мозга с его нейронами). Изначально в крови выходят клетки-моноциты с одним большим ядром, которые постепенно созревают, давая макрофаги.
Редактирование гена рецептора хемокинов привело к тому, что ВИЧ утерял возможность проникать в клетки. Другие протеины необходимы для формирования в цитоплазме макрофагов двух других телец – «сом». Это препятствует превращению фагоцита в антиген-представляющую клетку (АРС) и молекулярной «слепоте» Т-хелпера, а следовательно, иммунному дефициту.
Можно добавить, что, как выяснили ученые большой европейской команды, прохождению несоразмерно большого – по сравнению с ядерной порой – капсида ВИЧ способствует заполнение ее полости белковыми волокнами-фибрами с большим повтором аминокислот фенилаланина и глицина (FGR – FG Repeat). В норме они необходимы для селективного пропускания различных веществ в ядро и из него. Так, через поры в цитоплазму не выходит ДНК, и если она все же оказывается вне ядра, то это свидетельство явной патологии, в том числе и раковой. n
