Как ВИЧ взламывает замок в ядро клетки

Вирус иммунодефицита человека типа 1 (ВИЧ-1) поражает важные клетки нашей иммунной системы. Попав внутрь клетки, ВИЧ интегрирует свой геном в геном хозяина, чтобы использовать клеточные механизмы для размножения.

Капсид ВИЧ-1 имеет коническую форму и состоит из сетки примерно 200 белковых гексамеров и пентамеров. Он содержит вирусный генетический материал, который должен быть доставлен в ядро клетки для успешной инфекции.

Группы Мартина Бека, Герхарда Хаммера (Институт биофизики Макса Планка) и Ханса-Георга Краусслиха (Университетская клиника Гейдельберга) объединили методы высокоразрешающей микроскопии и компьютерного моделирования, чтобы изучить проникновение капсида ВИЧ-1 в ядро инфицированных иммунных клеток (макрофагов). Исследование опубликовано в журнале Cell.

Стражи генома

Ядерные поровые комплексы — это каналы в оболочке ядра, заполненные специализированными белками FG-нуклеопоринами. Они контролируют, какие молекулы могут попасть в ядро.

Капсид ВИЧ имитирует свойства человеческих белков, что позволяет ему притягиваться к каналу. Однако его ширина сравнима с диаметром порового канала, что раньше наводило на мысль о его разрушении до подхода к ядру.

С помощью клеточной томографии и микроскопии сверхвысокого разрешения авторы наблюдали, как капсиды ВИЧ входят в канал ядерной поры узким концом вперед, не деформируясь и не разрушаясь.

Исследователи обнаружили, что при глубоком проникновении широкого конца конуса в канал многие ядерные поры растрескивались. Авторы предполагают, что капсид создает силу, растягивающую пору в ширину, пока её кольцевая структура не ломается — подобно гвоздю, раскалывающему материал. Эта трещина расширяет канал, позволяя капсиду продвинуться в ядро.

Компьютерное моделирование подтвердило: капсид мог пройти через пору только при увеличении диаметра кольца или его растрескивании. Это объясняет эволюцию уникальной конической формы капсида ВИЧ — она может быть необходима для "взлома" ядерного порового комплекса.

Лечение ВИЧ

В этом году препарат ленакапавир, блокирующий высвобождение вирусного генома в клетке, получил от FDA обозначение "Прорывная терапия" для доконтактной профилактики (PrEP) и был назван журналом Science "Прорывом года".

Ленакапавир предотвращает распространение инфекции, но не может удалить вирусный геном, интегрированный в ДНК человека, и не является "лекарством". Он дополнительно стабилизирует капсид ВИЧ, вероятно, предотвращая его полное раскрытие.

Остаются открытыми вопросы: даёт ли "взлом" ядерной поры вирусу преимущество (например, доставку большего груза) и как именно капсид вскрывается внутри ядра. Понимание взаимодействия ВИЧ с клетками человека остаётся активной областью исследований.