Советуем для ознакомления:

Инфекционные болезни:

Популярные разделы сайта:

Значение белка Nef в репликации ВИЧ

Плейотропные эффекты вирусного белка Nef (мол. масса 27 кДа) были выявлены в различных лабораторных исследованиях, которые показали влияние этого белка и на процесс инфицирования клетки, и на репликацию вируса, а также на иммунный ответ.

Последовательности нуклеотидов области гена nef весьма гетерогенны, и разные аллели nef в различных типах клеток (например, в Т-клеточных линиях или в свежевыделенных CD4+-лимфоцитах) могут существенно различаться по активности. Было сделано предположение об участии белка Nef в проникновении вируса в клетку. Некоторые исследования с псевдовирионами показали, что Nef может способствовать слиянию оболочки вируса с мембраной инфицируемой клетки с помощью механизма, не зависящего от рН, но большинство полученных данных указывает только на внутриклеточные функции Nef, связанные с его участием в репликации ВИЧ.

Как и циклофилин, Nef обнаруживается внутри вириона и, по-видимому, принимает участие в декапсидации нуклеоида вируса сразу после проникновения его в клетку; кроме того, он усиливает обратную транскрипцию. Недавно проведенные исследования показали, что включение Nef в дочерние вирионы не является необходимым для реализации таких эффектов Nef, как усиление инфекционной способности и репликации ВИЧ.

Внутриклеточные эффекты Nef проявляются в снижении экспрессии молекул МНС I класса и CD4, а также бета-цепи молекулы CD8aP. Nef усиливает эндоцитоз названных мембранных молекул за счет связывания с их внутриклеточными цитоплазматическими доменами с одной стороны и ассоциацией с липидными рафтами мембраны с другой стороны.

Уменьшение экспрессии молекул МНС I класса на мембране сопровождается накоплением этих молекул во внутриклеточных органеллах. Nef также может нарушать экспрессию молекул МНС класса II и усиливать эндоцитоз молекул CD28, вызывая снижение экспрессии CD28 на клеточной мембране. Эффекты Nef в отношении мембранных молекул МНС, CD4, CD3 и CD28 обусловлены различными доменами данного вирусного белка.

Уменьшение экспрессии молекул CD4 происходит быстро, и на ранних стадиях инфекции это зависит от действия Nef, тогда как позже зависит от других вирусных белков - Vpu и белков вирусной оболочки, что в конечном счете обеспечивает оптимальное (для вируса) снижение экспрессии CD4. Влияние Nef на CD4 может усиливать ВИЧ-инфицирование, поскольку стабилизирует связь gpl20 с gp41.

Было показано, что Nef участвует в транспорте вновь синтезированного холестерола в места, где происходит отпочкование вируса, что необходимо для формирования инфекционных вирионов. Было обнаружено, что Nef связывается с «поздним доменом» - р6 в большом белке-прекурсоре Gag/Pol, и это важно для накопления Nef в вирионе и помогает процессу отпочкования. Также было показано, что Nef способствует встраиванию в вирионы гликопротеинов оболочки ретровируса за счет увеличения их накопления в поздних эндосомах.

Недавно появилось сообщение о возможном участии секретируемого Nef в предотвращении переключения В-клеток на синтез антител другого класса (например, иммуноглобулинов М [IgM] или IgG).

Также обнаружение Nef внутри вирионов, его связь с активностью протеинкиназы и потенциальная роль в процессе активации CD4+-лимфоцитов (см. ниже) говорят о том, что он участвует в установлении пермиссивного состояния репликации вируса на ранних стадиях инфекции. По-видимому, Nef связан с белком с мол. весом 65 кДа, который по серологическим и функциональным свойствам относится к классу р21-активируемых киназ, участвующих в механизмах проведения сигналов.

Первоначально предполагали, что ген nef может играть роль в развитии латентного состояния вируса в клетке, поскольку делеция этого гена из молекулярного клона штамма ВИЧ-1SF2 приводила к появлению разновидности вируса, который реплицировался до более высоких титров и обладал более выраженными цитопатогенными свойствами по сравнению с исходным изолятом SF2. В дальнейших исследованиях было показано, что ген nef от изолята ВИЧ-1SF2 (связанный с вирусной LTR или промотером обезьяньего вируса SV40), трансфецированный в клетки перевивной линии Т-лимфоцитов, подавляет репликацию вируса.

Однако белок Nef, полученный от вируса биотипа Х4 с выраженными цитопатогенными свойствами, не обладал таким действием. Кроме того, была показана корреляция между прекращением репликации вируса и высоким уровнем экспрессии Nef у ВИЧ-инфицированных линий астроцитов человека. Аналогично в биопсийном материале мозга детей и взрослых была показана активная экспрессия Nef в клетках, не продуцирующих вируса.

Функции белка Nef при ВИЧ инфекции

Продемонстрировано угнетение активности LTR ВИЧ под действием определенного участка гена nef. Таким образом, Nef может подавлять вирусное инфицирование астроцитов, однако механизмы этого явления неизвестны. Работы, проведенные на линиях Т-клеток с другими изолятами ВИЧ и SIV, говорят в поддержку того, что ген nef может угнетать репликацию вируса в Т-клетках и моноцитах, особенно через LTR (сайты для факторов транскрипции NF-kB и АР-1).

Несмотря на результаты таких ранних исследований, предположение об угнетении продукции вируса под действием Nef не было подтверждено в других работах. Некоторые исследования показали, что делеции гена nef приводят к снижению репликативной способности вирусов и, по-видимому, к их аттенуации. Важно отметить, что изучение активности белка Nef на нормальных свежевыделенных CD4+-лимфоцитах привело к получению иных результатов, чем при использовании клеток трансформированных линий Т-лимфоцитов.

Некоторые варианты вирусов с мутациями в гене nef лучше реплицировались в макрофагах, чем в клетках перевивных линий Т-лимфоцитов, тогда как другие аллели гена nef у других вирусов коррелировали с усиленной репликацией как в свежевыделенных CD4+-лимфоцитах, так и в клетках перевивных линий Т-лимфоцитов. Такая гетерогенность аллелей вирусного гена nef может объяснять, почему в ранних работах не обнаружили негативного влияния Nef на экспрессию ВИЧ.

Необходимо отметить, что результаты экспериментов на животных не показали подавления вируса под действием Nef. У макак резус мутан-тный вирус с делецией гена nef проявлял менее выраженные патогенные свойства, чем его разновидность дикого типа. Предположение о влиянии Nef на патогенность вируса также появилось после проведения исследования на мышах SCID, в которых мутантные штаммы ВИЧ-1 с делецией гена nef медленнее размножались и не вызывали снижения количества CD4+-клеток в организме животных. Эта функция Nef была наиболее ярко выражена в инфицированных нестимулированных CD4+-лимфоцитах.

В этих клетках большинство вирусов с делецией nef размножались слабо, хотя в активированных CD4+-лимфоцитах они росли хорошо. Кроме того, делеция гена nef была обнаружена у некоторых изолятов ВИЧ-1, выделенных от пациентов с длительным бессимптомным течением заболевания, и у вирусов, выделенных от реципиентов, которым была перелита зараженная кровь, но на момент исследования не было клинических симптомов заболевания.

Эти исследования показали, что в некоторых случаях Nef может вызывать замедление прогрессирования заболевания. Однако со временем у части таких пациентов все же развивался СПИД.

Влияние Nef на продукцию высоких концентраций вируса может быть вторичным по отношению к его воздействию на ранние этапы проникновения вируса в клетку и/или обратную транскрипцию. Nef модулирует активность белков, таких как киназы ВАК и РАК, участвующие в кальций-зависимых путях передачи сигналов в клетке и может вызывать активацию клетки через NFAT-1. Nef также ослабляет внутриклеточную передачу сигнала от TCR, взаимодействуя с комплексом CD3 : а-/b-цепи TCR.

Такое потенциальное воздействие Nef на активацию Т-клеток и его связь с активностью сериновой киназы говорят о том, что его влияние на репликацию ВИЧ связано с механизмами передачи сигнала внутри клетки. Таким образом, влияние Nef на внутриклеточную среду может определять результат его действия на репликацию конкретного изолята ВИЧ в клетке. Предположительно, уменьшение экспрессии CD4 под действием Nef, описанное выше, способствует репликации вируса за счет предотвращения гибели клетки при ее слиянии с другими клетками и других CD4-зависимых процессов.

Тем не менее исследования показали, что угнетение экспрессии CD4 под действием Nef, возможно, не связано с его влиянием на репликацию вируса.

Что касается действия Nef на иммунный ответ, показано, что этот вирусный белок подавляет продукцию таких цитокинов, как IL-2 и IFN-y, но индуцирует продукцию IL-10, что может приводить к угнетению иммунных реакций 1 типа. Таким образом, в зависимости от того, какие из эффектов Nef в отношении продукции цитокинов будут преобладать в конкретных ситуациях, проявят те или иные особенности развития иммунного ответа и интенсивность репликации ВИЧ.

При развитии инфекции в клетке Nef может индуцировать продукцию хемокинов МIР-1а и MIP-1b, что способно повлиять на процессы хемотаксиса клеток. Эти эффекты Nef, по-видимому ассоциированы с инфицированными макрофагами и вирусами биотипа R5.

Инфицированные макрофаги посредством белка Nef могут действовать на покоящиеся CD4+-клетки. Nef вызывает индукцию белков (растворимого CD23 и растворимого ICAM), которые в свою очередь усиливают экспрессию рецепторов для антигенов (BCR) на В-клетках, что каким-то образом способствует возрастанию восприимчивости CD4+-лимфоцитов (даже покоящихся) к ВИЧ-инфекции. Этот механизм может принимать участие в ВИЧ-инфицировании покоящихся CD4+-клеток.

Исследования эффектов Nef в культуре клеток показали, что он способен вызывать гибель CD4+-клеток по механизму апоптоза. В некоторых исследованиях показано участие в этих процессах b-цепи TCR и увеличение экспрессии Fas лиганда. Однако в других исследованиях было показано, что Nef может тормозить апоптоз за счет взаимодействия с ки-назой ASK-1 (apoptosis signal-regulating kinase-1), которая представляет собой треониновую киназу, участвующую в механизме передачи сигнала при взаимодействии Fas с Fas-лигандом. Кроме того, Nef может связываться с супрессором опухолей, белком р53 и тем самым тормозить апоптоз. Такая активность вирусного белка может удлинять время жизни инфицированной клетки, следовательно, и время репликации ВИЧ в этих клетках.

Подводя итог, можно сказать, что различные эффекты белков Nef скорее всего связаны с его взаимодействием с различными внутриклеточными белками (число которых превышает 30), возможно, приводящим к их фос-форилированию, механизмы которого требуют дальнейшего изучения. Его влияние на репликацию ВИЧ в целом зависит от конкретной аллели Nef, от типа инфицированной клетки и особенно от конкретной локализации белка Nef в клетке.

Также, судя по всему, с разными участками молекулы белка Nef ассоциированы разные проявления биологических активностей. Большинство исследователей в настоящее время считают, что основная функция этого вирусного белка, содержащегося в составе вирионов, скорее связана с активацией и поддержкой репликации вируса, чем с угнетением его репликации. Тем не менее исключения, описанные выше, могут указывать на то, что в некоторых клетках определенные аллели Nef могут вносить свой вклад в установление латентного состояния вируса.

Белки ВИЧ и их функции
b Номера соответствуют размерам белков, в килодальтонах
c Не обнаружен внутри вириона
d Обнаружен только в ВИЧ-1
e Закодирован только в ВИЧ-2. Возможно, является двойником Vpr
*Есть и другое мнение: NC (р7 или р9) выполняет роль шаперона для геномной РНК ВИЧ и защищает её от разрушения РНКазой Н.
**Rev выводит вирусную РНК несплайсированной из ядра, что дает возможность части РНК стать геномной для дочерних вирионов.
***Nef защищает зараженные клетки от преждевременного апоптоза; ингибирует на клетках экспрессию MHC-I, чем защищает инфицированные клетки от атаки цитотоксических Т-лимфоцитов.
****Vpr входит в состав преинтеграционного комплекса и обеспечивает продвижение этого комплекса в ядро

- Читать "Значение белков Vpr и Vpx в репликации ВИЧ"

Оглавление темы "Регуляция ВИЧ":
  1. Значение белка Rev в репликации ВИЧ
  2. Значение белка Tat в репликации ВИЧ
  3. Значение белка Nef в репликации ВИЧ
  4. Значение белков Vpr и Vpx в репликации ВИЧ
  5. Значение белка Vpu в репликации ВИЧ
  6. Геном ВИЧ ответственный за цитопатогенные свойства
  7. Геном ВИЧ ответственный за снижение экспрессии CD4
  8. Успехи изучения генома ВИЧ
  9. Резюме по белкам ВИЧ ответственным за его свойства
  10. Влияние ВИЧ на костный мозг

Популярное среди пользователей: