Как собирается и высвобождается ВИЧ из заражённых клеток

Несмотря на прогресс в разработке вакцин, СПИД остаётся серьёзной проблемой для здравоохранения. Многие аспекты передачи ВИЧ-1 и межклеточного инфицирования, ведущего к истощению иммунных T-клеток, изучены не до конца.

Группа профессора Дона Лэмба из Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене совместно с коллегами из Гейдельберга детально описала в журнале PLoS Pathogens, как новые вирусные частицы собираются на мембране заражённых клеток и высвобождаются для атаки соседних здоровых клеток. Эти данные могут помочь найти способы прервать процесс распространения вируса.

Вирус ВИЧ-1, содержащий компактный РНК-геном из девяти генов, проникает в клетку через специфические рецепторы. Внутри клетки генетический материал копируется, синтезируется 15 вирусных белков, которые упаковывают геномную РНК в новые вирусные частицы. Они выталкиваются из клетки, обёрнутые в мембранную оболочку с вирусными белками, нацеливающими частицу на следующую восприимчивую клетку.

Ключевую роль в сборке играет белок Gag. Он может связываться с внутренней стороной клеточной мембраны, с вирусной РНК, с самим собой (формируя оболочку вокруг РНК) и с клеточными белками, которые выталкивают собранную частицу наружу. Gag способен формировать вирусоподобные частицы даже в отсутствие других вирусных белков.

В эксперименте использовались культивируемые клетки, содержащие восемь генов ВИЧ-1, один из которых кодировал флуоресцентную версию Gag. Учёные адаптировали микроскоп для одновременного использования микроскопии полного внутреннего отражения (для визуализации Gag в плазматической мембране) и широкопольной флуоресцентной микроскопии (для обзора глубже в клетке). Это позволило в реальном времени отслеживать отдельные частицы Gag и процесс сборки.

Основные результаты наблюдений:

• После активации сборки вируса в заражённой клетке её мембранная поверхность покрывается вирусами за 1–2 часа.
• Каждый вирус собирается индивидуально на плазматической мембране в течение нескольких минут. Это опровергает гипотезу о существовании многоразовой платформы для сборки, характерной для других вирусов.
• Полный цикл от начала сборки до высвобождения вируса ВИЧ занимает около 25 минут.
• Задержка в 15–20 минут перед высвобождением, вероятно, связана со временем, которое требуется захваченному клеточному механизму почкования, чтобы отшнуровать вирус и выпустить его во внеклеточную среду.

С помощью «фотоконвертируемой» версии зелёного флуоресцентного белка, присоединённого к Gag, учёные смогли изменить цвет мембраносвязанных белков Gag с зелёного на красный. Это позволило определить, что вирусы собираются из белка, доставляемого непосредственно из цитозоля или недавно прибывшего к плазматической мембране.

Новые данные добавляют важное динамическое измерение к пониманию процесса межклеточного распространения вируса и могут помочь в поиске способов его прервать.

Источник: Ludwig-Maximilians-Universität München
Публикация: "Dynamics of HIV-1 assembly and release", Sergey Ivanchenko et al., PLoS Pathogens, 6 ноября 2009 г.