Механизм слияния ВИЧ с CD4-клеткой
Вирусы, обладающие оболочкой, в частности ВИЧ, после прикрепления проникают в клетку путем слияния с клеточной мембраной. Таким образом, основными этапами инфицирования являются прикрепление, слияние и проникновение в клетку. Этот процесс слияния можно проследить с помощью метода гашения мембранной флуоресценции.
Полный механизм этого этапа ВИЧ-инфицирования не известен. В ранних исследованиях с помощью компьютерного анализа аминоконцевой внешней части трансмембранного белка оболочки ВИЧ gp41 было показано его сходство с доменами слияния парамиксовирусов, например вируса Сендай и вируса ньюкастлской болезни.
Этот трансмембранный участок gp41 играет важную роль в процессе слияния. Данные указывают на то, что для проникновения ВИЧ необходимо связывание вирусного белка gp120 как с CD4-рецептором, так и с корецептором, а затем слияние трансмембранного белка gp41 с другой поверхностной клеточной молекулой. Петлевой домен gp41, по-видимому, связывается и взаимодействует с фосфолипидами мембран в процессе слияния.
В поддержку роли gp41 в слиянии говорят результаты исследований, в которых было показано, что gp41 индуцирует синцитиообразование, когда экспрессируется как CD4+, так и и СВ4-клетками. Для того чтобы произошло слияние, существенное значение имеет переход конформации gp41 от двунитевой спирали к 6-витковой спирали.
За этим могут следовать конформационные изменения в CD4, а также отделение оболочечного белка gp120 от поверхности вириона, что, возможно, сопровождается расщеплением V3-петли. Петля V3, домены V1/V2 gpl20 и gp41 могут участвовать в процессе слияния с мембраной. Гликосфинголипиды могут участвовать в образовании мембранных комплексов слияния (с участием оболочки вируса и CD4) и способствовать ВИЧ-инфицированию.
Кинетика процесса слияния предполагает сохранение прикрепления вируса к CD4 в течение всего периода слияния. Таким образом, полного отделения gp120, скорее всего, не происходит, хотя может иметь место частичное смещение.
Директор Национального института аллергии и инфекционных болезней.
Др. Фауци был одним из первых ученых, давших объяснение иммунным нарушениям, связанным со СПИДом.
Взаимодействие вируса с хемокиновыми рецепторами может способствовать сближению вирусной оболочки с мембраной клетки, обеспечивая возможность слияния. Исследования мутантных вариантов молекул gp41 и V3-петли gpl20 позволили предположить наличие связи между процессами слияния клеточных мембран и процессом инфицирования клеток вирусами типа ВИЧ, поскольку, как показывает опыт, одни и те же замены аминокислот вызывают нарушения обоих процессов.
Инфекционная способность ВИЧ, вероятно, определяется способностью к слиянию вируса с клеткой.
Недавно были получены доказательства существования трех процессов, обеспечивающих слияние инфекционно дееспособного ВИЧ после прикрепления к клетке. Первый представляет собой быстрое обратимое связывание вируса с рецептором CD4 и хемокиновым корецептором; второй связан с ограниченным по скорости (до 1 часа) хемокин-зависимым конформационным изменением молекулы gp41, а третий представляет собой быстрое (5-10 мин.) проникновение вируса в клетку.
Третий процесс включает слияние вируса с клеткой и проникновение капсида. Петля V3 играет важную роль в лимитирующем по скорости, корецептор-зависимом конформационном изменении gp41. Тем не менее способность вируса к слиянию может определять не столько инфекционную способность, сколько влиять на образование клеточного синцития. Эти данные указывают на то, что слияние вируса с клеткой и слияние двух клеток может осуществляться с помощью различных механизмов.
Проникновение вируса в клетку не зависит от рН. Эксперименты по изучению механизма проникновения вируса в клетки также продемонстрировали влияние изменения относительной кислотности цитоплазматических эндосом. Проникновение в клетку вирусов, обладающих оболочкой, может представлять собой как рН-зависимый, так и рН-независимый процесс. Если необходим низкий рН, слияние вируса, скорее всего, происходит через эндоцитозные везикулы.
Для исследованных ретровирусов, а также для многих других вирусов, обладающих оболочкой, внутриклеточная кислотность обычно не влияет на проникновение вируса. В случае ВИЧ хлороквин и хлорид аммония, которые повышают внутриклеточный рН, не влияют на инфицирование вирусом. Таким образом, проникновение ВИЧ в клетки не зависит от рН.
Это говорит о том, что оболочка ВИЧ после прикрепления и последующего взаимодействия с поверхностью клетки может непосредственно сливаться с мембраной клетки, а не обязательно образовывать эндоцитозные везикулы. Однако возможность проникновения ВИЧ через эндосомы также не исключена. Поскольку ВИЧ способен проникать в клетку путем непосредственного слияния с плазматической мембраной, инфицирование некоторых клеток может происходить в процессе фагоцитоза.
P.S. По некоторым представлениям, вирус в целом (вирион) внутрь клетки не проникает. Связывание поверхностных белков вириона с клеточной мембраной приводит к ее «размыканию», внутрь продвигаются матриксные белки и нуклеоид, оболочка которого также раскрывается еще на входе в клетку, из вирусных белков и геномной РНК формируется супрамолекулярная структура, которую называют интасомой, она начинает движение в направлении ядра, РНК транскрибируется в ДНК, и интасому в таком виде называют преинтеграционным комплексом (PIC), состоящим из двуспиральной линейной ДНК, 1 молекулы RT + 2 молекулы интегразы + 4 молекулы VPR + 4 молекулы р17.
Показаны три основных этапа инфицирования вирусом, выявленные на основании наблюдений в культуре клеток.
- Читать "Возможные механизмы проникновения ВИЧ в клетку"
Оглавление темы "Этапы ВИЧ-инфицирования":- Механизм слияния ВИЧ с CD4-клеткой
- Возможные механизмы проникновения ВИЧ в клетку
- Механизмы снижения CD4-белка в ВИЧ-инфицированных клетках
- Механизмы инфицирования ВИЧ не CD4-клеток
- Дополнительные рецепторы клеток для ВИЧ
- Белки клетки связывающие ВИЧ
- Взаимодействие ВИЧ с Fc-рецептором и рецептором комплемента
- Фенотипическое смешивание ВИЧ и образование псевдовирионов
- Механизмы передачи ВИЧ от клетки к клетке
- Обзор этапов ВИЧ-инфицирования клетки