При сравнении генетических последовательностей, кодирующих белок оболочки gp120 изолятов ВИЧ-1 были выявлены консервативные (С) и различающиеся, или вариабельные (V) области. Было описано пять С- и V-доменов. Кроме того, с помощью моноклональных антител можно определить структуру gp120, точнее, открытые и закрытые эпитопы. Последние, по-видимому, представляют собой преимущественно консервативные детерминанты.

Распознавание этих участков помогло идентифицировать домены gp120 оболочки, чувствительные к действию нейтрализующих антител. Обычно эти эпитопы связаны с олигомерами gp120, а не с мономерными формами этого белка вирусной оболочки.

Участки gp120, связывающиеся с антителами, были определены с помощью рентгеноструктурной кристаллографии. Также была выявлена структура дегликозилированных молекул gp120 ВИЧ-1 в комплексе с CD4 и нейтрализующими антителами. Эти данные позволяют получить представление о конформационных изменениях, происходящих при прикреплении и проникновении ВИЧ в клетку, которые можно заблокировать с помощью противовирусных антител.

Другие данные указывают на то, что в дальнейшем возможно открытие других линейных или конформационных эпитопов оболочки, чувствительных к нейтрализации. Особенности гликозилирования также способны влиять на результаты нейтрализации ВИЧ. Некоторые антитела взаимодействуют с гликозилированными эпитопами на поверхности gp120 (например, моноклональное антитело 2G12), особенно с доменами V1/V2. Кроме того, углеводы, расположенные на gp120, могут блокировать доступ к взаимодействию с нейтрализующими антителами.

а) Эпитопы ВИЧ определяющие чувствительность к нейтрализации. Большинство исследований участков нейтрализации на белках ВИЧ указывают на существование по меньшей мере пяти регионов на оболочечных белках, которые могут быть мишенью в нейтрализации ВИЧ: четырех участков в молекуле gp120 и иммунодоминантного участка молекулы gp41. Этот домен gp41-оболочки, также называемый мембранно-проксимальным наружным регионом тоже участвует в проникновении вируса и является высококонсервативным.

Антитела к этому фрагменту трудно поддаются определению в сыворотке, но удалось получить определенные моноклональные антитела с широким спектром реактивности (например, 2F5 и 4Е10). Исследования показали, что эти антитела также реагируют с эпитопами вирусных белков, напоминающими нормальные человеческие белки. Таким образом, при подобной вирусной инфекции эпитопы патогена могут распознаваться как собственные и не вызывать образования антител.

К фрагментам gp120 относятся петля V3 и CD4-связывающий домен. Также может принимать участие фрагмент консервативного домена gp120, поскольку он содержит главный CD4-связывающий сайт. Другие вариабельные фрагменты gp120, например V1 или V2, также могут являться мишенями для антител к оболочке. Другие потенциальные эпитопы для нейтрализации на gp120 могут быть обнаружены после связывания ВИЧ с CD4.

б) V3-петля. Важный иммунодоминантный эпитоп для нейтрализации в молекуле gp120, также называемый главным нейтрализационным доменом (PND - principal neutralizing domain), был обнаружен в центральной части верхушки третьего вариабельного фрагмента (V3-петли), приблизительно в средней части gp120. V3-петля участвует в проникновении ВИЧ в клетку после связывания с CD4 (т.е. с корецептором).

Несмотря на то, что V3 является вариабельным фрагментом, аминокислотные последовательности PND многих штаммов отличаются друг от друга лишь незначительно. Цистеинсвязывающий участок V3 имеет центральный фрагмент, содержащий определенные аминокислоты (например, GPGRAF), которые одинаковы для многих изолятов ВИЧ-1 (например, HIV-1SF2), в особенности в Соединенных Штатах и Европе.

Таким образом, иммунизация таким фрагментом gp120 может со временем привести к выработке антител, которые нейтрализуют большое количество штаммов ВИЧ-1, имеющих такой же домен в белке оболочки вируса. В результате родственные изоляты с различными последовательностями PND обладают устойчивостью к нейтрализации одинаковыми моноклональными антителами (943). В отличие от других субтипов, вирусы субтипа В обычно имеют GPGR гребень, который сильно заряжен и, таким образом, разнообразие антител к этому участку обычно ограничено (S. Zolla-Pazner, личное сообщение).

Недавнее описание кристаллической структуры комплекса gp120 с CD4-рецептором показало, что верхушка УЗ-петли, вступающая в связь с корецептором, выступает за пределы основного массива белка оболочки. Эти данные указывают на ее доступность для связывания с антителами, которая может объяснять иммунодоминантность УЗ-петли.

V3-петля содержит как нейтрализующие, так и ненейтрализующие эпитопы, поскольку сыворотки с высоким титром антител к V3-пептидам не всегда нейтрализуют гомологичный штамм ВИЧ-1. Кроме того, работа с «ускользающими» от нейтрализации мутантами показала, что изменение некоторых участков, находящихся внутри V3-петли или за ее пределами, могут уменьшать вероятность нейтрализации антителами. У некоторых таких мутантов обнаруживается аналогичная последовательность аминокислот V3-петли, но есть различия в участках, расположенных дистальнее этого фрагмента оболочки.

Другие участки, очевидно, способны влиять на конформацию V3-петли, что позволяет вириону избежать нейтрализации. Таким образом, V3-область может содержать как линейные, так и конформационные детерминанты для распознавания антителами.

Нейтрализация возможна в результате предотвращения расщепления V3-участка оболочки под действием антител, которое, вероятно, необходимо для прикрепления вируса к клетке. Нейтрализация, направленная против V3-петли, не обязательно зависит от CD4-связывающего домена, но, что важно, изменения этого домена и других участков молекул белков оболочки могут нарушать взаимодействие антител с V3-петлей, и наоборот. В некоторых случаях нейтрализация усиливается; в других уменьшается. Также была продемонстрирована синергия процессов нейтрализации при использовании антител против участка связывания CD4- и домена-V3.

в) Участок связывания CD4. Вторым основным нейтрализующим эпитопом на молекуле gp120 является CD4-связывающий домен, крупный, сложно организованный конформационный фрагмент оболочки вируса. Поликлональные антитела, обладающие способностью к перекрестной нейтрализации большого количества штаммов (как первичных, так и лабораторно адаптированных), включая штаммы с различными V3-фрагментами, направлены на этот домен. Детерминанта обычно является конформационнозависимой, и антитела часто обнаруживаются в сыворотках инфицированных пациентов.

От ВИЧ-инфицированных пациентов были выделены нейтрализующие моноклональные антитела, распознающие дискретные эпитопы на gp120, участвующие во взаимодействии с CD4-рецептором. Такие антитела, по-видимому, могут нарушать способность штаммов ВИЧ связываться с CD4. Поскольку в этом процессе участвуют несколько областей белка оболочки ВИЧ, нейтрализация одним моноклональным антителом не всегда обладает широким спектром противовирусного действия, для реализации которого может потребоваться присутствие нескольких типов антител. Кроме того, ранние исследования показали, что точечные мутации в гене gp41, так же как и в последовательностях нуклеотидов, кодирующих участок V3-петли, способны нарушать процесс нейтрализации (через CD4-связывающий домен), что, наиболее вероятно, является результатом конформационных изменений gp120.

г) Домены V1 и V2 ВИЧ. Третий и четвертый главные эпитопы для нейтрализации могут обнаруживаться в областях V1 и V2 gp120. Как и в случае с V3-петлей, по-видимому, в них имеются как линейные, так и конформационные детерминанты. Эти фрагменты распознаются антителами, направленными против гликозилированных и негликозилированных эпитопов. В исследованиях мутантов R5-вируса (ВИЧ-1SF162) было показано, что делеция петли V2 усиливала чувствительность вируса к нейтрализации и увеличивала его чувствительность к противовирусному действию сывороток людей, инфицированных другими субтипами ВИЧ-1.

Удаление V2-петли, по-видимому, приводило к обнажению эпитопов на оболочке, консервативных у большинства субтипов ВИЧ-1, которые обладают чувствительностью к действию нейтрализующих антител. Напротив, делеция петли V1 делает некоторые вирусы чувствительными к нейтрализации, в особенности антителами, блокирующими участок связывания CD4. Еще предстоит выяснить, содержат ли эпитопы нейтрализации домены V4 и V5, как предполагалось в ранних работах на мутантных штаммах с другими делециями.

г) Белок GP41. Нейтрализующие антитела против gp41 привлекают большое внимание исследователей, поскольку общие участки внешней части этого белка участвуют во взаимодействии вируса с клеткой. В ранних исследованиях иммунизация лабораторных животных аминоконцевым участком этого белка оболочки (общий домен слияния, мембранный проксимальный регион [MPER]) вызывала образование антител к гомологичным и гетеро-логичным изолятам. Моноклональные антитела к gp41 также обладает активностью против ВИЧ; они взаимодействуют с наружным доменом (аминоконцевой последовательностью) этого вирусного белка и могут обладать широкой реактивностью. Иммунодоминан-тный фрагмент gp41 становится доступным для связывания с антителами после взаимодействия ВИЧ с CD4; по-видимому, при этом происходит удаление или смещение gp120.

Как описано выше, MPER gp41 распознается нейтрализующими моноклональными антителами широкого спектра действия (например, 2F5 и 4Е10) и рекомендуется для использования в качестве мишени при создании вакцины против ВИЧ. Однако, как отмечалось выше, их способность выступать в качестве аутоантител, реагирующих с нормальными клеточными белками (например, кардиолипином), указывает на проблему аутоантигенной мимикрии, которую необходимо учитывать при разработке вакцин. Также были созданы антиидиотипические нейтрализующие антитела с использованием участков белка gp41.

д) CD4-индуцированные нейтрализующие антитела. Антитела, связывающие gp120 ВИЧ-1 после его взаимодействия с CD4, называются CD4-индуцированными, или СD4i-антителами. Они могут конкурировать за связывание с корецеп-тором, обладают широким спектром действия и способны нейтрализовать различные изоляты ВИЧ-1. Недавно проведенные исследования таких антител к ВИЧ-1 с CD4 показали, что они эффективно нейтрализуют ВИЧ-2, гликопротеины оболочки которого по меньшей мере на 40% отличаются от таковых ВИЧ-1.

Данные согласуются с результатами ранее проведенных исследований с использованием сыворотки человека и pCD4. Такая перекрестная нейтрализация говорит о высокой степени антигенной консервативности в отношении взаимодействия с корецепторами вирусов двух подтипов. Эти данные могут быть полезны при разработке вакцин.

е) ВИЧ-2 и эпитопы антител. У штаммов ВИЧ-2 был идентифицирован участок, сходный с V3-петлей ВИЧ-1. Исследования белка оболочки ВИЧ-2 также показали наличие эпитопов в С1-, V1/V2- и V3-областях оболочки, реагирующих с нейтрализующими антителами. Как и в случае ВИЧ-1, некоторые из них являются конформационнозависимыми; другие реагируют с линейными последовательностями оболочки. Как отмечалось выше, в ряде исследований нейтрализация антителами у штаммов ВИЧ-2 усиливалась в присутствии растворимых молекул CD4.

- Вернуться в оглавление раздела "Инфекционные болезни"

1. Естественные киллерные Т-клетки (NK-T) при ВИЧ-инфекции
2. Тγδ-клетки при ВИЧ-инфекции
3. Маннозосвязывающий лектин (MBL) при ВИЧ-инфекции
4. Анти-Tat-иммуноглобулины класса М (IgM) при ВИЧ-инфекции
5. Комплемент при ВИЧ-инфекции
6. Резюме по значению врожденного иммунитета при ВИЧ-инфекции
7. Обнаружение антител к ВИЧ-инфекции
8. Нейтрализующие антитела к ВИЧ
9. Механизм нейтрализации антителами ВИЧ
10. Эпитопы ВИЧ для нейтрализации антителами