Ученые из Университета Мичигана выявили новые детали в механизме, посредством которого ВИЧ использует клеточные транспортные системы для обеспечения собственного существования. Исследование не только ставит под сомнение устоявшуюся теорию, но и предлагает новую методологию для изучения вирусных компонентов вне клеточной среды. Это позволяет получить более глубокое понимание процессов, лежащих в основе инфекции, и потенциально обнаружить новые цели для разработки лекарств.
Внутриклеточное пространство динамично. Специализированные клеточные компоненты постоянно перемещаются, выполняя задачи, необходимые для функционирования клетки. Этот внутриклеточный транспорт осуществляется моторными белками, выполняющими роль "грузовиков", которые переносят грузы по микротрубочкам, клеточным "магистралям".
ВИЧ, возбудитель синдрома приобретенного иммунодефицита, эксплуатирует эту транспортную систему, чтобы достичь нужных мест в клетках-хозяевах. Присоединяясь к "грузовикам доставки", известным как динеины, вирус перемещается от периферии клетки к ядру, где он встраивает свой генетический материал в геном клетки-хозяина для размножения.
С начала 2000-х годов считалось, что ВИЧ может связываться с динеином только через белок-адаптер, своего рода "сцепное устройство" между вирусом и моторным белком. Более поздние исследования указывали на белок-адаптер BicD2 как на необходимый для связи ВИЧ с динеином.
Новое исследование, проведенное в Институте естественных наук Мичиганского университета и опубликованное в журнале Science Advances, опровергло это представление, продемонстрировав большую гибкость вируса в выборе "попутчиков".
Группа из лаборатории биохимика Майкла Чианфрокко разработала метод исследования "транспорта" ВИЧ за пределами клетки. Они выделили моторные белки динеина из клеток, а также ряд вспомогательных белков, от которых зависит динеин. Затем эти очищенные человеческие белки были объединены с очищенными капсидами ВИЧ (оболочкой, содержащей генетический материал вируса).
"Эта реконструированная система позволяет нам видеть только те компоненты, которые нас интересуют, без фонового шума сложной клеточной среды, — отметил Чианфрокко, доцент биологической химии в Медицинской школе UM и научный сотрудник LSI. — Мы объединяем каждый компонент на предметном стекле микроскопа с микротрубочками. А затем наблюдаем за их движением".
Используя этот подход, ученые обнаружили, что ВИЧ связывается с динеином, присоединяясь непосредственно к моторному белку, а не через BicD2. Однако моторный белок не начинает движение сразу. Другой адаптерный белок должен соединиться с динеином, чтобы инициировать его движение, и это может быть любой адаптерный белок динеина, а не только BicD2.
По словам Сомайе Бадиян, научного сотрудника лаборатории Чианфрокко, руководившей исследованием, такая гибкость расширяет возможности вируса по перемещению к ядру любой клетки, в которую он проник, поскольку в разных клетках доступны разные адаптерные белки.
"Это открывает новое понимание механизма заражения, — пояснила она. — Это означает, что вирусу не нужно ждать только одного конкретного типа адаптера, чтобы достичь своей цели. Он является гораздо более оппортунистическим "угонщиком", чем мы предполагали ранее".
Исследование представляет собой первый успешный пример изучения вирусного "трафика" с использованием реконструированных компонентов. Поскольку вирусы не могут выживать или размножаться вне организма-хозяина, их изучение вне клеточной среды было сложной задачей. Теперь этот подход открывает новые возможности для исследования вирусной инфекции, считает Чианфрокко.
«Теперь, когда мы достигли этой определенной системы, мы можем продолжать добавлять различные компоненты по одному за раз, чтобы действительно выяснить, что происходит на еще более детальном уровне, — отмечает Чианфрокко. — Это исследование представляет новый способ думать о прямом вирусном прикреплении и дает нам платформу для начала исследования в еще большем количестве направлений».
Результаты работы опубликованы Science Advances.
Изображение: Science Advances.
