ОСЬ ЯК ВІЛ ВИРІШУЄ АКТИВІЗУВАТИСЯ

Дослідники виявили, що молекулярний механізм лежить в основі рішення ВІЛ залишатися в активному або неактивному стані. Це може призвести до нових методів лікування, які працюють, підтримуючи вірус у постійному стані неактивності.

Дізнання про процес прийняття рішень щодо ВІЛ може допомогти нам боротися з ним.

Дослідження під керівництвом команди з Інститутів Гладстона в Сан-Франциско, Каліфорнія, міститься в статті, опублікованій у журналі Клітинка.

Отримані дані можуть також пояснити рішення щодо долі клітин, які трапляються в інших місцях біології - наприклад, як стовбурові клітини вирішують, чи залишатись як стовбурові клітини, або диференціюватися у спеціалізовані клітини, включаючи клітини мозку або серця, коли вони діляться.

Старший автор дослідження, професор Леор С. Вайнбергер, директор Центру клітинних схем Інститутів Гладстона, уподібнює процес тому, як ми "хеджуємо свої ставки", коли приймаємо рішення про фінансові інвестиції.

Щоб «захистити від волатильності на ринку», ми можемо вибрати розміщення деяких фондів у запасах з високим рівнем ризику з потенційно високою врожайністю, а решту в опціонах з низьким рівнем доходу.

«Подібним чином, - пояснює він, - ВІЛ покриває свої бази в нестабільному середовищі, генеруючи як активні, так і сплячі інфекції».

Прихований резервуар для ВІЛ

Потрапляючи в організм людини, ВІЛ вставляє свій генетичний матеріал в ДНК імунних клітин «господаря». Це дозволяє ВІЛ змусити клітинні механізми робити копії вірусу.

Однак деякі ВІЛ-інфіковані імунні клітини переходять у сплячий або латентний стан і не створюють нового вірусу. ВІЛ може довго ховатися у цьому «прихованому резервуарі».

Сучасні методи лікування ВІЛ високоефективні у зменшенні кількості активного вірусу в організмі. Однак вони не настільки добре справляються із сплячим ВІЛ, який може відновитись, як тільки лікування припиняється. Це одна з головних причин того, що ми ще не можемо вилікувати ВІЛ.

У попередній роботі професор Вайнбергер та його колеги показали, що латентність ВІЛ "не є випадковістю", а навмисною "тактикою виживання".

Тактика є "еволюційно вигідною для вірусу", оскільки в місцях, де ВІЛ вперше потрапляє в організм, не так багато імунних клітин, щоб він вторгся, і якби він вбив їх усіх, будучи повністю активними, не залишилось перенести інфекцію.

ВІЛ використовує "шум експресії генів"

Вводячи деякі клітини, які вони вторглися, у прихований стан, ВІЛ гарантує, що активація може зачекати, поки ці клітини не потраплять у тканини, де є набагато більше клітин-мішеней, забезпечуючи тим самим більший шанс на виживання та постійну інфекцію.

Команда виявила, що ВІЛ здатний генерувати активний або неактивний стан, використовуючи переваги нормального явища всередині клітин, яке називається "випадковими коливаннями експресії генів".

Через випадкові коливання експресії генів, які вчені також називають «шумом», дві клітини з абсолютно однаковим генетичним складом можуть виробляти різну кількість одного і того ж білка. Різниці може бути достатньо, щоб вплинути на «функцію та долю клітини».

ВІЛ експресує свої гени всередині клітини-господаря за допомогою механізму, званого «альтернативним сплайсингом», що дозволяє йому нарізати генетичний матеріал та збирати його різними механізмами.

Неефективне сплайсинг генів

У своєму дослідженні вчені спостерігали окремі клітини, інфіковані ВІЛ. Вони виявили, що вірус використовує тип сплайсингу для управління випадковим шумом, щоб вирішити долю клітини-господаря - бути він активним чи неактивним.

«Ми виявили, - говорить автор першого дослідження д-р Майке Хансен, дослідник групи професора Вайнбергера, - що ВІЛ використовує особливо неефективну форму сплайсингу для контролю шуму».

«Дивно, але якби він працював ефективно, - продовжує вона, - цей механізм виробляв би набагато менш активний вірус. Але, мабуть, витрачаючи енергію через неефективний процес, ВІЛ може насправді краще контролювати своє рішення залишатися активним ».

За допомогою моделювання, генетики та засобів візуалізації команда вперше змогла визначити стадію життєвого циклу ВІЛ, на якій відбулося зрощування.

Вони виявили, що неефективне зрощування відбувається не під час транскрипції - як думали раніше - а після неї.

Транскрипція - це процес, за допомогою якого інструкції, що містяться в ДНК, копіюються в РНК, щоб повідомляти клітинному апарату, що робити або які білки робити.

Група приходить до висновку, що неефективний процес сплайсингу є життєво важливим для виживання вірусу, і що підвищення його ефективності може стати способом його перемоги, зберігаючи його постійно у прихованому стані.