Проникновение ВИЧ в ядро клетки можно предотвратить

Ученые из Италии, Германии и США установили молекулярные механизмы проникновения ВИЧ-1 в ядро клетки. Процесс начинается с образования эндосомы. Эндосома, содержащая вирус, «выталкивает» защитную ядерную мембрану внутрь, формируя инвагинацию. Далее эндосома двигается внутри инвагинации до того, как вирус попадет внутрь ядра через поровый комплекс. В процессе образования инвагинации важную роль играют три белка (белковый комплекс VOR): Rab7 на поверхности эндосомы, VAP-A на ядерной мембране и ORP3, который соединяет первые два белка. Этот путь был впервые обнаружен в исследовании метастазирования рака, вероятно, он связан и с другими заболеваниями. Потенциально процесс может быть блокирован лекарственными препаратами. Авторы синтезировали и протестировали молекулы, которые прерывают взаимодействие между выявленными белками, приводя к остановке репликации ВИЧ-1.

Современные методы лечения превратили ВИЧ-инфекцию в хроническое заболевание, которое можно контролировать. Однако полностью вылечить инфекцию до сих пор нельзя, а к лекарственной терапии может выработаться устойчивость. Для разработки лучшего лечения требуется детальное понимание всех этапов жизненного цикла вируса. Ранняя фаза жизненного цикла ВИЧ включает проникновение в клетку и получение доступа к ядру для интеграции вирусных компонентов в ДНК хозяина. Однако подробности не до конца понятны.

Для изучения механизмов проникновения ВИЧ-1 в ядро авторы использовали модифицированный вирус HIV-Gag-iGFP, псевдотипированный белком VSV-G (белком оболочки вируса везикулярного стоматита G). В данном случае VSV-G усиливает взаимодействие вируса с клетками HeLa. Такие псевдотипированные вирусы попадают в клетку путем эндоцитоза. Геном ВИЧ-1 включает ген Gag, отвечающий за сборку капсидного белка. В проведенном исследовании этот ген связали с зеленым флуоресцентным белком (GFP), что позволяет отслеживать местоположение вирусных частиц в живых клетках и наблюдать процессы сборки вируса. В результате было показано, что ВИЧ-Gag-iGFP, проникая в клетки HeLa через эндоцитоз, последовательно проходит через ранние и поздние эндосомы, накапливаясь в перинуклеарной области, а проникновение в ядро зависит от молекулярного комплекса белков VOR.

«Мы обнаружили белковый путь, который, по-видимому, оказывает прямое влияние на заболевания, что открывает новую область для потенциальной разработки лекарств», — говорит последний автор исследования Аурелио Лорико, доктор медицинских наук, профессор патологии Колледжа остеопатической медицины в Университете Туро, Невада.

Авторы продемонстрировали, что ингибирование комплекса VOR с помощью противогрибкового препарата интраконазола (ICZ) препятствует проникновению VSV-G-псевдотипированного ВИЧ-1 в ядро и дальнейшему заражению клетки. Они также использовали химическое вещество PRR851, имитирующее эффект ICZ, но лишенное триазольной группы, ответственной за антимикотическую активность. Оказалось, что ICZ и PRR851 блокируют связь между Rab7 и VAP-A/ORP3, из-за чего поздние эндосомы в перинуклеарной области клеток отсутствуют. PRR851 при этом не оказывал токсического воздействия на клетки HeLa, что делает его перспективным веществом для блокирования инфекции.

Также опыты проводили на нативном вирусе и T-клетках. ВИЧ-1 стимулирует образование инвагинаций ядерной оболочки (NEI) в активированных CD4+ T-клетках через взаимодействие с VOR-комплексом. Вирус также влиял на форму ядерной мембраны и внешний вид нуклеоплазмы. Образование NEI было связано с взаимодействием VAP-A-ORP3-Rab7 и микротубулярной сетью, играющей роль в транспорте поздних эндосом, содержащих вирус, от периферии к перинуклеарной области, где происходит формирование VOR-комплекса. Эффективное образование NEI — ключевой момент вирусного цикла, индукцию которого снижал препарат PRR851.

Таким образом, исследователи установили молекулярные компоненты ранее неизвестного пути проникновения ВИЧ-1 в ядро клетки-хозяина. Они также предложили потенциальные ингибиторы этого пути, что открывает новые перспективы для терапии ВИЧ-инфекции и других заболеваний, в которых задействован ядерный транспорт (например, другие вирусные инфекции, метастотический рак, болезнь Альцгеймера).

Резервуаром ВИЧ в головном мозге оказалась микроглия